چرا میله های تیتانیوم درجه پزشکی چنین زیست سازگاری بسیار خوبی دارند؟

میله های تیتانیوم درجه پزشکی عمدتاً از آلیاژهای خالص تیتانیوم یا تیتانیوم ساخته شده اند و دارای یک سری خاصیت فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد هستند. تیتانیوم یک فلز سبک با چگالی حدود 4.5 گرم در سانتی متر مربع است که بسیار پایین تر از فولاد است. این امر باعث می شود که میله های تیتانیوم در کاربردهای پزشکی سبک وزن داشته باشند و می توانند بار بیماران را کاهش دهند. تیتانیوم همچنین از مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر دمای بالا برخوردار است و می تواند عملکرد پایدار را در محیط های سخت حفظ کند.

با این حال ، در بین تمام خواص میله های تیتانیوم درجه پزشکی ، بیوگوشی بودن بی شک بحرانی ترین است. زیست سازگاری به توانایی یک ماده در عدم ایجاد عوارض جانبی یا رد در هنگام تماس با بافت انسان اشاره دارد. برای دستگاه های پزشکی که برای مدت طولانی در بدن انسان کاشته شده است ، کیفیت زیست سازگاری مستقیماً با میزان موفقیت عمل و کیفیت بهبود بیمار مرتبط است.

دلیل اینکه میله های تیتانیوم درجه پزشکی دارای زیست سازگاری عالی هستند ، عمدتاً به دلیل ویژگی های خود عنصر تیتانیوم و طراحی دقیق آلیاژهای تیتانیوم است.

تیتانیوم یک فلز بی اثر از نظر بیولوژیکی است ، به این معنی که واکنش شیمیایی با سایر مواد موجود در محیط انسان آسان نیست. هنگامی که میله تیتانیوم در بدن انسان کاشته می شود ، با بافت های اطراف از نظر شیمیایی واکنش نشان نمی دهد ، بنابراین از تولید و آزاد شدن مواد مضر جلوگیری می شود. این انرژی بیولوژیکی اجازه می دهد تا میله تیتانیوم برای مدت طولانی بدون ایجاد آسیب به بافت های اطراف ، به طور پایدار در بدن انسان وجود داشته باشد.

اگرچه تیتانیوم خالص بیولوژیکی است ، اما قدرت و سختی آن ممکن است نیاز برخی از برنامه های پزشکی را برآورده نکند. بنابراین ، میله های تیتانیوم درجه پزشکی معمولاً از آلیاژهای تیتانیوم ساخته می شوند. آلیاژهای تیتانیوم با افزودن سایر عناصر فلزی (مانند آلومینیوم ، وانادیوم ، مولیبدن و غیره) به تیتانیوم خالص برای بهبود استحکام و سختی آن ساخته می شوند. با این حال ، انواع و محتوای این عناصر اضافه شده باید به طور ریز تنظیم شود تا اطمینان حاصل شود که آلیاژ تیتانیوم می تواند در حالی که دارای خواص مکانیکی عالی است ، زیست سازگاری خوبی را حفظ کند.

به عنوان مثال ، TI-6AL-4V (TC4) یک آلیاژ تیتانیوم پزشکی متداول است که حاوی 6 ٪ آلومینیوم و 4 ٪ وانادیوم است. این آلیاژ نه تنها از استحکام و سختی خوبی برخوردار است ، بلکه خواص بیولوژیکی تیتانیوم را نیز حفظ می کند. بنابراین ، آلیاژ تیتانیوم TC4 به طور گسترده ای در ساخت دستگاه های پزشکی مانند اتصالات مصنوعی و ایمپلنت های ارتوپدی مورد استفاده قرار می گیرد.

علاوه بر خاصیت خود مواد ، درمان سطح میله های تیتانیوم درجه پزشکی نیز تأثیر مهمی در سازگاری زیست سازگاری آن دارد. در طی فرآیند تولید ، سطح میله تیتانیوم معمولاً تحت یک سری از درمان ها مانند سنگ زنی ، جلا دادن ، ترشی و غیره قرار می گیرد تا لایه اکسید و ناخالصی های روی سطح را از بین ببرد و سطح و صافی را بهبود بخشد. این اقدامات درمانی می تواند اصطکاک و تحریک بین میله تیتانیوم و بافت اطراف آن را کاهش دهد و از این طریق خطر رد را کاهش دهد.

علاوه بر این ، برخی از فن آوری های پیشرفته تصفیه سطح (مانند آنودایزاسیون ، اکسیداسیون میکرو قوس و غیره) همچنین می توانند یک فیلم اکسید متراکم روی سطح میله تیتانیوم تشکیل دهند. این فیلم اکسید نه تنها می تواند مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر سایش راد تیتانیوم را بهبود بخشد ، بلکه باعث همبستگی زیست سازگاری آن نیز می شود. به عنوان مثال ، آنودایزاسیون می تواند یک فیلم اکسید متخلخل بر روی سطح میله تیتانیوم تشکیل دهد ، و این منافذ می توانند مولکول های فعال زیستی (مانند پروتئین ها ، فاکتورهای رشد و غیره) را جذب کنند و از این طریق رشد و ترمیم بافت های اطراف را ترویج می کنند.

با تشکر از زیست سازگاری عالی ، میله های تیتانیوم درجه پزشکی به طور گسترده در زمینه پزشکی مورد استفاده قرار گرفته است. موارد زیر برخی از سناریوهای کاربردی معمولی است:

اتصالات مصنوعی یکی از زمینه های مهم کاربرد میله های تیتانیوم درجه پزشکی است. این که آیا این تولید اتصالات مصنوعی مانند مفاصل لگن ، مفاصل زانو یا اتصالات شانه است ، میله های تیتانیوم می توانند پشتیبانی ساختاری پایدار را ارائه دهند. زیست سازگاری عالی آن ، میله های تیتانیوم را قادر می سازد تا مدت طولانی و بدون ایجاد عوارض جانبی با استخوانهای انسانی همزیستی کنند ، بنابراین از بهبود عملکرد مفاصل و بهبود تحرک بیماران اطمینان حاصل می کنند.

در جراحی ارتوپدی ، میله های تیتانیوم نیز در ساخت دستگاه های تثبیت داخلی مانند صفحات استخوانی و ناخن های استخوانی مورد استفاده قرار می گیرند. این دستگاه ها به استخوانها با رفع محل شکستگی کمک می کنند تا شکل و عملکرد طبیعی خود را بازیابی کنند. وزن سبک و استحکام بالای میله های تیتانیوم این دستگاه ها را قادر می سازد تا ضمن اطمینان از استحکام کافی ، بار خود را کاهش دهند ، که این امر منجر به بهبودی بعد از عمل می شود. علاوه بر این ، مقاومت در برابر خوردگی و کشش خوب میله های تیتانیوم نیز اطمینان حاصل می کند که ابزارها پس از تمیز کردن و ضد عفونی چندگانه ، عملکرد پایدار را حفظ می کنند.

در زمینه دندانپزشکی ، از میله های تیتانیوم نیز به عنوان ماده اصلی کاشت دندان استفاده می شود. چگالی نسبتاً کم و خصوصیات با استحکام بالا نه تنها می تواند پشتیبانی مکانیکی خوبی را فراهم کند بلکه ناراحتی بیمار را بعد از عمل کاهش می دهد. در عین حال ، زیست سازگاری میله های تیتانیوم همچنین ادغام خوبی بین کاشت دندان و بافت های اطراف آن را تضمین می کند.

علاوه بر مزارع فوق ، میله های تیتانیوم درجه پزشکی نیز در ساخت وسایل مختلف پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال ، سوزن های بخیه عروقی تیتانیوم ، بخیه های استرنال و سایر ابزارها نقش مهمی در جراحی قلب دارند. استفاده از الکترودهای تیتانیوم در تجهیزات پزشکی مانند الکتروکاردیوگرافی ، دقت تشخیص را بهبود می بخشد. و استفاده از کشتی های کشت تیتانیوم در دستگاه های کشت آزمایشگاهی یک محیط آزمایشی پایدار برای تحقیقات زیست پزشکی فراهم می کند .