Warum haben medizinische Titanstangen eine so ausgezeichnete Biokompatibilität?

Medizinische Titanstangen bestehen hauptsächlich aus reinen Titan- oder Titanlegierungen und verfügen über eine Reihe einzigartiger physikalischer und chemischer Eigenschaften. Titan ist ein Leichtmetall mit einer Dichte von etwa 4,5 g/cm³, die viel niedriger als Stahl ist. Dies macht Titanstangen in medizinischen Anwendungen leicht und kann die Belastung für Patienten verringern. Titan hat auch eine gute Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Temperaturbeständigkeit und kann eine stabile Leistung in harten Umgebungen aufrechterhalten.

Unter allen Eigenschaften von Titanstäben für medizinische Qualität ist die Biokompatibilität jedoch zweifellos die kritischste. Die Biokompatibilität bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, bei Kontakt mit menschlichem Gewebe keine nachteiligen Reaktionen oder Ablehnungen zu verursachen. Für medizinische Geräte, die lange Zeit in den menschlichen Körper implantiert sind, hängt die Qualität der Biokompatibilität in direktem Zusammenhang mit der Erfolgsrate des Betriebs und der Qualität der Genesung des Patienten zusammen.

Der Grund, warum medizinische Titanstangen eine hervorragende Biokompatibilität aufweisen, ist hauptsächlich auf die Eigenschaften des Titanelements selbst und die sorgfältige Gestaltung von Titanlegierungen zurückzuführen.

Titan ist ein biologisch inerter Metall, was bedeutet, dass es nicht einfach ist, chemisch mit anderen Substanzen in der menschlichen Umgebung zu reagieren. Wenn der Titanstab in den menschlichen Körper implantiert wird, reagiert er nicht chemisch mit den umgebenden Geweben, wodurch die Produktion und Freisetzung schädlicher Substanzen vermieden wird. Diese Biokinertheit ermöglicht es dem Titanstangen, lange Zeit stabil im menschlichen Körper zu existieren, ohne das umgebende Gewebe zu beschädigen.

Obwohl reines Titan biologisch ist, erfüllen seine Stärke und Zähigkeit möglicherweise nicht den Bedürfnissen einiger medizinischer Anwendungen. Daher bestehen medizinische Titanstangen normalerweise aus Titanlegierungen. Titanlegierungen werden durch Hinzufügen anderer Metallelemente (wie Aluminium, Vanadium, Molybdän usw.) zu reinem Titan hergestellt, um seine Stärke und Zähigkeit zu verbessern. Die Typen und Inhalte dieser zusätzlichen Elemente müssen jedoch fein reguliert werden, um sicherzustellen, dass die Titanlegierung eine gute Biokompatibilität aufrechterhalten kann und gleichzeitig hervorragende mechanische Eigenschaften aufrechterhalten wird.

Zum Beispiel ist Ti-6Al-4V (TC4) eine häufig verwendete medizinische Titanlegierung, die 6% Aluminium und 4% Vanadium enthält. Diese Legierung hat nicht nur eine hohe Stärke und gute Zähigkeit, sondern behält auch die biologischen Eigenschaften von Titan bei. Daher wird die Tc4 -Titanlegierung häufig bei der Herstellung von medizinischen Geräten wie künstlichen Gelenken und orthopädischen Implantaten eingesetzt.

Zusätzlich zu den Eigenschaften des Materials selbst hat die Oberflächenbehandlung von medizinischen Titanstäben auch einen wichtigen Einfluss auf die Biokompatibilität. Während des Herstellungsprozesses unterliegt die Oberfläche der Titanstange normalerweise einer Reihe von Behandlungen wie Schleifen, Polieren, Pickeln usw., um die Oxidschicht und die Verunreinigungen auf der Oberfläche zu entfernen und die Oberflächenfinish und die Flachheit zu verbessern. Diese Behandlungsmaßnahmen können die Reibung und Reizung zwischen dem Titanstangen und dem umgebenden Gewebe verringern und damit das Abstoßungsrisiko verringern.

Darüber hinaus können einige fortschrittliche Oberflächenbehandlungstechnologien (wie Anodisierung, Mikrobogenoxidation usw.) auch einen dichten Oxidfilm auf der Oberfläche der Titanstange bilden. Dieser Oxidfilm kann nicht nur die Korrosionsbeständigkeit und die Verschleißresistenz des Titanstangens verbessern, sondern auch die Biokompatibilität weiter verbessern. Zum Beispiel kann die Anodierung einen porösen Oxidfilm auf der Oberfläche der Titanstange bilden, und diese Poren können bioaktive Moleküle (wie Proteine, Wachstumsfaktoren usw.) adsorbieren, wodurch das Wachstum und die Reparatur von umgebenden Geweben fördert.

Dank seiner hervorragenden Biokompatibilität, Medizinische Titanstangen wurden im medizinischen Bereich weit verbreitet. Im Folgenden finden Sie einige typische Anwendungsszenarien:

Künstliche Gelenke sind einer der wichtigsten Anwendungsbereiche von medizinischen Titanstäben. Unabhängig davon, ob es sich um die Herstellung von künstlichen Gelenken wie Hüftgelenke, Kniegelenke oder Schulterfugen handelt, können Titanstangen eine stabile strukturelle Unterstützung leisten. Seine hervorragende Biokompatibilität ermöglicht es Titanstäben, lange Zeit mit menschlichen Knochen zu koexistieren, ohne nachteilige Reaktionen zu verursachen, wodurch die Wiederherstellung der Gelenkfunktion und die Verbesserung der Mobilität der Patienten sichergestellt wird.

In der orthopädischen Chirurgie werden Titanstangen auch bei der Herstellung von Innenfixierungsgeräten wie Knochenplatten und Knochennägeln häufig verwendet. Diese Geräte helfen, ihre normale Form und Funktion wiederherzustellen, indem die Frakturstelle festgelegt wird. Das leichte Gewicht und die hohe Festigkeit von Titanstäben ermöglichen es diesen Geräten, die Belastung der Patienten zu verringern und gleichzeitig eine ausreichende Festigkeit sicherzustellen, was der postoperativen Erholung förderlich ist. Darüber hinaus stellen die Korrosionsbeständigkeit und gute Elastizität von Titanstäben sicher, dass die Instrumente nach mehreren Reinigungen und Desinfektionen eine stabile Leistung aufrechterhalten.

Im Bereich der Zahnmedizin werden auch Titanstangen als Hauptmaterial für Zahnimplantate verwendet. Seine relativ geringen Dichte- und Hochfestigkeitseigenschaften können nicht nur eine gute mechanische Unterstützung liefern, sondern auch die Beschwerden des Patienten nach der Operation verringern. Gleichzeitig sorgt die Biokompatibilität von Titanstäben auch für eine gute Integration zwischen Zahnimplantaten und umgebenden Geweben.

Zusätzlich zu den oben genannten Feldern werden auch medizinische Titanstangen bei der Herstellung verschiedener medizinischer Geräte verwendet. Zum Beispiel spielen Titangefäßnahtnatteln, Sternal Nähte und andere Instrumente eine wichtige Rolle bei der Herzoperation. Die Verwendung von Titanelektroden in medizinischen Geräten wie Elektrokardiogrammen verbessert die Genauigkeit der Diagnose; und die Verwendung von Titankulturschiffen in In -vitro -Kulturmaschinen bietet eine stabilere experimentelle Umgebung für die biomedizinische Forschung.