Titan si aliajele sale implanturi

Video: procesare video turbină ceramice instrument de spatulă din SUA Kennametal

Din punct de vedere al biocompatibilității chimice și electrochimice de titan este metalul preferat pentru fabricarea de implanturi ortopedice.

Titan a fost descoperit în 1794 și a primit numele de la Titanium grecesc. Acest argint din metale neferoase, refractare din material plastic, rezistent, este al noualea cel mai abundent element în scoarța terestră. Principalele forme de manifestare în natură sunt TiO2 rutil și ilmenit FeO.TiO2. În tabelul DI chimice Mendeleev titan ocupă locul 22, are o MM 43.90 D.

Prepararea titan în cantități suficiente pentru uz industrial, a început după procesul de dezvoltare în Kroll 1936 g. De titan are o rezistență ridicată la raportul de greutate, ceea ce face atractiv pentru crearea pulmonar, comparativ cu structurile din oțel. Foarte rezistent datorită formării unui strat de oxid. În natură, oxidul de titan - solid cu un punct de topire de 1678-1850 ° C cristalin Punctul de fierbere este de 3260 ° C Comparativ cu alte metale utilizate ca implanturi în medicina, titan are o serie de avantaje (Thull 1992, 1996- Gronowicz et al ,. 2000):

Video: Rusă - Tehnologii "vis" în titan

• biocompatibilitate ridicată;
• rezistență la coroziune bună;
• bioinertia;
• nemagnetice;
• conductivitate termică scăzută;
• coeficient scăzut de dilatare liniară;
• practic nici o toxicitate;
• relativ mai mici, în comparație cu oțelul, greutatea specifică.

În multe privințe, au proprietăți similare Ta, Zr și Nb. Dar rezervele lor în lume este de multe ori mai mic decât Ti și, astfel, costul produselor lor este foarte mare.

Titan are un număr de izoforme: &beta - formă Ti are o dimensiune rețea cubică de 32,8 LMW &alfa - faza de titan este reprezentat printr-o structură cristalină hexagonală, care la 883 ° C suferă alotropic tranziției la bcc &beta - formular. Interesant, hexagonal &alfa - faza de titan are dimensiuni apropiate de HA (componenta minerală principală a matricei osoase). Astfel, în cazul în care axa Ti-cristal în zăbrele sunt: ​​A = 29,5 nm și c = 4,68 nm, HA în figuri, respectiv, sunt 20 și 5 nm (Ulumbekova și colab., 1997). Poate că o astfel de structură permite implantului de titan, care conține o fracție &alfa - faza suficient de rapid pentru a integra cu tesutul osos, care are loc în termen de unu la doi ani după introducerea implanturilor de titan în organism (Thull, 1990).

Titan atunci când sunt ingerate sub ioni mecanice tulpina, coroziune si clorura de partial biodegradabile si diffuses in tesuturile inconjuratoare. Trebuie remarcat faptul că efectele toxice sau cu sensibilizare, spre deosebire de zirconiu și fier-crom aliaje, chiar și la un nivel suficient de ridicat al conținutului de metal în țesuturi are loc, de obicei, (Ikarashi și colab., 1996- Mu et al., 2000) .

Cu toate acestea, în dezvoltarea de implanturi trebuie amintit că Ti are capacitatea de a se acumula în oase.

Implanturi de titan sunt capabile de formarea stratului de oxid și aparțin a doua implanturi generație. Acestea au fost utilizate în mod activ în medicină, în urmă cu aproximativ 25-30 de ani.

Când plasați un implant de titan în mediul biologic pe suprafața sa sunt procese complexe, inclusiv două principale pot fi identificate - oxidare și hidratare.

Teoretic hidratarea de titan poate merge prin penetrarea sa în zăbrele atomice a hidrogenului atomic pentru a forma un mono sau divalenți hidruri. Totuși, această metodă este puțin probabil datorită competiției cu atomii de oxigen, care formează straturi de oxid suficient de repede. Este posibil ca acest proces este mod mai complex pentru a forma o peliculă de oxid de titan, dioxid de titan (rutil și anatas) și TiH2. O astfel de structură polifazat cu procesul constant în curs de biodegradare, formează un sistem dinamic complex, care este în concordanță în multe privințe cu KV vizualizări Shishokin (1963) și ND Tomasheva (1985).

Pe de o parte, ionii de hidrogen distrug titan, cu alte forme de oxigen - un oxid de titan care îl protejează de proces. Atunci când în curs de dezvoltare ar trebui să ia în considerare implanturi Ti faptul că grosimea stratului de oxid se va limita în mare măsură rezistența la coroziune a metalului. Din punctul de vedere al electrochimie si biomecanica de oxid de titan cu grosimea de aproximativ 50 nm este optimă pentru protecția acesteia.

Empiric, se confirmă prin datele ASTM, în prepararea care, cu toate acestea, a fost folosit mai mecanic decât abordarea biologică. Cu toate acestea, aceste principii sunt în general valabile și pot fi utilizate în practica medicală.

Când se utilizează un strat de oxid mai gros, devine fragilă, ușor deteriorate prin acțiune mecanică și nu este potrivit pentru implanturi medicale.


AV Karpov VP Shakhov
Sistemul de fixare externă și mecanisme de reglementare biomecanica optimă

Video: ultrasunete lipit I100-3 / 5