Qattiq to'qimalarni implantatsiya qilish uchun titanium qotishmalaridagi yutuqlar

Chistyy titan va Ti-6Al-4V - samye rannie titan va titanovye splavy, ispolzovashiesya v klinicheskoy practice, va pervoe pokolenie biomeditsinskix titanovyx splavov. V nachale 1940-x godov chistyy titan by vveden v oblast biomeditsiny, osobenno v 1960-x godax, chistyy titan by ispolzovan v realnyx implantattah, qanday meditsinskiy material bystro razvit. Titanovyy splav Ti-6Al-4V yavlyaetsya naibolee shiroko proizvodimym va primenyaemym titanovym splavom, s vysokoy prochnostyu, xoroshey proizvoditelnostyu obrabotki va drugimi xarakteristikami, nachal boshqariladigan {7}} sustavov, kolennyh sustavov va drugix trebovaniy k prochnosti, iznosostoykosti bole vysokoy chasti. chastey.
Po mere uglubleniya issledovaniy i primeneniya katta kolichestvo eksperimentov va dannyx podtverdilo, chto element V okazyvaet toksichnoe pobochnoe vozdeystvie na organizm cheloveka. Nachinaya s 1980-x godov, strany prodoljayut razrabyvat titanovye splavy vtorogo pokoleniya, ne soderjashchie V, Ti-6Al-7Nb, Ti-5Al-2.5Fe va dori. Odnako element Al v etix splavah ne byl zamenen, va juda ko'p issledovaniya pokazali, chto Al, qanday xronikicheskaya nakopitelnaya neyrotoksichnost, yaxlit vajnym omil v vozniknovenii bolezni Altsgeymera. Mejdu tem, xotya modul uprugosti meditsinskogo titanovogo splava pervogo va avtonom pokoleniya (okolo 100 GPa) znachitelno nije, chem u nerjaveyushchey stali (190 GPa), on vse ravno v 4-10 raz vyshe, chem u kosti ({{9}) } GPa), chto po-prejnemu vyzyvaet «ekranirovanie napryajeniya», privodyaschee k rezorbtsii kosti va rasshatyvaniyu vokrug implantata, chto serezno vlyaet na dolgosrochnye rezultaty implantatsii. Trete pokolenie implantatov bylo vpervye zapushcheno v AQSH va Yaponiyaii.

AQSH va Yaponiya birinchi nachali razrabotku tretego pokoleniya meditsinskix titanovyx splavov -tipa, osnovnoe sredstvo - dobavlenie Nb, Mo, Ta, Sn va drug -stabilnyh, biosovmestimyx elementov, birinchi yangi nizomodul{5} titanov{5 tilavN} }}Zr byl ofitsialno vklyuchen v mejdunarodnye meditsinskie standarty, zatem AQSH razrabotali Ti-12Mo-6Zr-2Fe substabilnyy titanovyy splav -tipa, kotoryy byl ofitsialno vklyuchenski vklyuchenski vklyuchin vklyuchin mirovye02 , i SShA yavlyaetsya samym mashhur v mire titanovym splavom -tipa. Titanovyy splav Ti-12Mo-6Zr-2Fe substabilirovango -tipa by razrabotan AQSHda, i 2000 yil davomida ishlab chiqarish bedrennoy nojki sistemy protezov tazobedrennoy nojki sistemy protezov tazobedrennoy nojki sistema uchun ishlab chiqarilgan. kompaniey krupneyshey v mire professionalnoy gruppy ortopedovlar, va Kitaedagi klinikalarni ishlab chiqarish. Krome togo, Yaponiyada razrabotany netoksichnye nizkomodulnye titanovye splavy, takie ka Ti-29Nb-13Ta-5Zr, a komanda issledovatelya Xao Yulinya dan Instituta metallov Kitayskoy akademii nauk razrabotani nauk razrabotogo titanovye novyy tipa nizola -tipa uchun meditsinskogo primeneniya - Ti2448 va boshqalar.
Blagodarya optimalnomu podboru soderjaniya -stabiliziruyushchix elementlar, termomexanicheskoy obrabotke dlya kontrolya organizatsii splava i stabilnosti -fazy, modul uprugosti, prochnost va drugie klyuchevye xarakteristikani qayta tiklash. Uchenye v strane i za rubejom razrabotali okolo sta niskomodulnyx titanovyx splavov, s dizaynom splava ot binarnoy systemy do shestichlennoy sistemy, s uchastiem okolo 20 legiruyushchix elementov, s pomoshchyu strategik prognozlarni ishlab chiqish usullari kolichestva Mo, rentabellik stabilnosti K , nazariy legirovaniya d-elektronov, sredney controlii elektronov e/a, printsipa pervoy prirody va teorii molekulyarnyx orbitaley, va dizayn splavov ot binarnoy do shestichlennoy sistemy, s uchastiem okolo 20 legiruyushchix elementov. Ti-Mo, Ti-Nb, Ti-Ta, Ti-Zr va boshqalarni o'z ichiga oladi. Vysheperechislennye nizkomodulnye titanovye splavy, kak pravilo, obladayut xoroshey tuzatish stoykostyu va biologicheskoy bezopasnostyu blagodarya dobavleniyu netoksichnyh, legko passiviruemyx tuzatishzionno-stoykix elementlar. Chto kasaetsya modulya uprugosti, to putem regulating legiruyushchix elementov va sistemy termoobobotki mumkin tartibga solish modul uprugosti v predelax 35GPa~110GPa. Masalan, modul uprugosti splava Ti-29Nb{13}}Ta-4.6Zr mumkin byt snijen do 55GPa putem obrabotki tverdym rastvorom pri starenii; vvedenie elementov Mo i Mn v sistemu Ti-Zr stabiliziruet -fazu v splave Ti-Zr za schet sinergetik effekta, va modul uprugosti 35,1~39,1GPa gacha bo'lishi mumkin, chto v osnovnom sootvetchestvuet kostlovnoy texnologi; i substabilnyy -tip splava Ti-33Nb{26}}Sn mumkin byt snijen putem termomexanicheskoy obrabotki, chto v osnovnom sootvetstvuet kostnoy tkani chelovecheskogo tela. Splav 4Sn mumkin bo'lgan dostich xoroshego sochetaniya ultraniskogo modulya uprugosti (36 GPa) va vysokoy prochnosti (853 MPa) putem termomexanicheskoy obrabotki, bu imeet katta perspektivy primeneney v vosstanovlenie tverdyx.

Funksionalnost - boshqa odno vajnoe napravlenie razvitiya novyh meditsina titanovyh splavov, sredit kotoryh antibakteryalnye titanovye splavy yavlyayutsya predmetom bolee glubokix issledovaniy. Yavlyayas biologik inertnym materialom, titanovyy splav ne obladaet antibakterialnymi yoki protivomikrobnymi svoystvami, i pri implantatsii v organizm cheloveka on mojet zanesti boshqa bakteriya va vyzvat infektsiya, kotorye vyzvatycheskyh infektsiyani olish mumkin. implantatsiya. Dobavlenie Cu, Ag va giyohvand moddalarning legiruyushchix elementlari titanovye splavy pozvolyaet pridat titanovym splavam opredelennye antibakterial effekty, obespechivaya pri etom ix osnovnye mexanicheskie svoystva. Misol uchun, splav TiNiAg pri obrabotke tverdym rastorom so starenem, Staphylococcus aureus, Escherichia coli pokazal ochevidnye bakteriostaticheskie svoystva, sohranyaya va etom xoroshiy effekt pamyati shakllari va biosovmestimost. Krome togo, Yan Ke va dr. iz Instituta metallov Kitayskoy akademii nauk razrabotali seriyu medsoderjashchix meditsinskix titanovyx splavov, ion medi vysvobojdalis, kogda soderjanie medi dostugalo bolee 5% ot protsentnogo soderjaniya splava, chtoby to'liq statik protsessorni ishlab chiqarish zolotistoho stafilokokka i kishechnoy palochki, a kumulyativnaya konsentrasiya vysvobojdennyx ionov medi byla namnogo nije sutochno potrebleniya medi uchun chelovecheskogo organizm, rekomendovannogo VOZ, poetomu schitaetsya, chto Ti{2}}C ti{2}}C ti{2}}etmoyu oblastvoysheu. Lyu i drugie [15] shuningdek prishli k vyvodu, chto splav Ti-5Cu mojet dostich optimalnogo sochetania kompleksnyx svoystv, shuningdek, qanday mexanicheskie svoystva, biosovmestimost va antimikrobnye bakteriya qo'shimcha qurilmalari, mikroblarga qarshi vositalar mavjud bioplenki, sozdavaemoy virusmi vysokoy plotnosti, uvivay bakterii va prepyatstvuya bakterialnoy adgezii. Krome togo, nanostruktury s yacheistoy morfologie mumkin byt polucheny v natijada obrabotki katta deformatsiyami, undan ham ko'proq povyshaet mexanicheskie svoystva splavov na osnove Ti-Cu.