Adaptabilidad de materiales de aleación de titanio al cuerpo humano y tipos de titanio médico

En el negocio médico, el uso de materiales metálicos debe ser absolutamente inofensivo para el cuerpo humano. Cuando el metal se corroe, puede disolver los iones metálicos, lo que afecta la organización celular del organismo (cuerpo humano), por lo que es necesario usar materiales metálicos que no se corrozcan fácilmente y altamente resistentes a la corrosión, y el titanio es una especie de material resistente a la corrosión. Los materiales de metal médico de la serie de acero inoxidable a la serie de aleaciones de aleación a base de cobalto y a base de titanio, titanio y aleación de titanio están aumentando. La cantidad de titanio utilizada en la industria médica en todo el mundo es de aproximadamente 1,000 toneladas al año.

1. Adaptabilidad del titanio al cuerpo humano (compatibilidad del titanio médico con organismos vivos)

Para observar la respuesta de los iones metálicos a la adaptabilidad humana, realizamos un método de evaluación de adaptabilidad celular en el laboratorio utilizando células sensibles a los iones metálicos, como los fibroblastos pulmonares de ratón (células V79) y fibroblastos de ratón de ratón (ratón de 20 días) Los tejidos (células I929), que se utilizan para experimentos médicos en China, y fueron evaluados por la institución administrativa independiente para la evaluación de productos (IABE). Diferenciamos entre las reacciones de los iones de monómeros elementales al cuerpo humano (organismos vivos) proporcionadas por la organización base técnica para la evaluación de dispositivos médicos (Comité Técnico para la Estandarización de la Evaluación Biológica de los dispositivos médicos). Cuando se usan aleaciones de titanio, dependiendo de los elementos de aleación utilizados, la resistencia a la corrosión de las aleaciones de titanio disminuye en comparación con la de las aleaciones de titanio puro, y cuando ocurre la corrosión, los elementos de aleación se pueden disolver. Es necesario elegir elementos de aleación que sean resistentes a la corrosión y no invasivos. En las aleaciones de titanio, el Titanium 6Al4V Eli se ha utilizado durante mucho tiempo en la fabricación de aviones y los equipos de ingeniería resistente al agua de mar, y tiene una gran cantidad de ejemplos de uso. En el campo de la medicina, las aleaciones ELI, que tienen una buena resistencia a la corrosión (bajo contenido de hierro, oxígeno y hidrógeno) se han utilizado durante mucho tiempo. Recientemente, sin embargo, como parte de la investigación y desarrollo de aleaciones de titanio para la implantación y colocación, hemos estandarizado la aleación TI-13NB-13ZR al reemplazar el vanadio (V) con Niobium (NB), que es una aleación no dudosa, con sede en Bass Based en el informe sobre la mutagenicidad del monómero (ASTM, ISO). También hay una aleación que está descargando activamente aluminio, y se lanzará pronto.

2.Titanio para uso médico

El estándar ASTM americano (código F) para uso médico es equivalente al estándar mundial, y en Europa, el estándar ISO y el estándar ASTM (ASTM F136 ASTM F67) se están clasificando y se fusionan en el estándar europeo. En Japón, estamos organizando nuestros estándares nacionales, y estamos organizando los estándares correspondientes a ASTM e ISO, y estamos comenzando a hacer estándares basados ​​en los estándares ISO.

Los materiales de titanio especificados en el estándar ASTM para implantes y accesorios como articulaciones de rodilla artificial y articulaciones de cadera (incluidas las cabezas femorales) se enumeran de acuerdo con sus formas. Durante mucho tiempo, las aleaciones puras de titanio y TI-6AI-4V, incluidos los materiales en polvo, se han utilizado para hacer varias formas de piezas y componentes.

3. Aplicaciones de titanio medical

El titanio se usa en muchas partes, como articulaciones femorales artificiales, articulaciones de rodilla artificial, placas de huesos, etc. También se usa en cirugía ortopédica. El titanio no es adecuado para todas las partes articulares artificiales, en la parte articular, a menudo la parte oscilante, porque el titanio es fácil de usar y la lágrima no es adecuado (preferiblemente usar aleación de cerámica y cobalto), y piezas implantadas para usar aleación de titanio. La superficie de la aleación de titanio es desigual y está recubierta con un material sensible al hueso como la apatita o la bioglase para que se une con el hueso biológico en una etapa temprana. Además, para la fijación de fracturas, se utilizan uñas intramedulares de titanio y placas de titanio.

También hay una tendencia creciente en el campo de la odontología, donde se están utilizando implantes y archivos adjuntos. El titanio se usa en cantidades más pequeñas, pero hay aleaciones de titanio y aleaciones de titanio puro en forma de placas, hilos, enchufes y cestas como se muestra en la figura. Estas partes se conducen directamente a la mandíbula y se recubren con apatita, que es representativa de la composición del hueso, que se fijará en la porción gingival del diente. El titanio es adecuado para implantes metálicos en odontología general. Existen dos métodos de fundición de precisión y moldura superplástica, y es más ligero en peso y no sabe a alimentos ácidos en comparación con el uso previo de aleaciones de cobalto y cromo, pero el precio es más costoso porque el uso de titanio pertenece al exterior de El diagnóstico y el tratamiento del seguro de salud.

Como accesorio implantable para la medicina interna, un marcapasos puede implantarse cuando un paciente sufre de una frecuencia cardíaca baja. Se inserta un cable de electrodo desde la vena subclavia hasta el corazón, y este electrodo ingresa una señal electrónica al marcapasos, lo que lo convierte en un marcapasos. Recientemente, los marcapasos se han desarrollado con una masa de 20 g y un grosor de 6 mm, por lo que son lo suficientemente pequeños como para conectarse con un cable de electrodo y enterrados debajo de la piel. La batería y los circuitos de control están contenidos en un recipiente pequeño (relket) hecho de titanio puro, que no es invasivo para los organismos vivos. La batería tiene que durar al menos 6 años, por lo que se requiere que el contenedor (relket) sea estable y seguro durante mucho tiempo. Actualmente, casi 5,000 personas en Japón se han beneficiado.

El titanio también se usa en instrumentos quirúrgicos. Especialmente en el caso de las largas operaciones de cerebro y neurocirugía que duran más de 10 horas, se requiere un fórceps para ser liviano, y los productos de titanio se usan para pinzas hemostáticas. El titanio también se usa en muchos instrumentos de tratamiento dental, como implantes, instrumentos quirúrgicos para apegos y vibradores para eliminar el tártaro. Además de la implantación (incrustación) y la fijación, como el equipo auxiliar y las sillas de ruedas, también se está utilizando titanio. Cuando falta una parte de una extremidad debido a una enfermedad o accidente, se hace una prótesis para restaurar la función, y dado que la parte principal de la prótesis está hecha de metal, se está utilizando para ligero, durabilidad (principalmente corrosión y resistencia a la fatiga ), y compatibilidad con los organismos vivos (Ni, CR, etc.). En el caso de las sillas de ruedas, el objetivo principal es aligerar toda la silla de ruedas, por lo que en algunos casos, el titanio se usa para casi todas las partes metálicas en la estructura, como el marco y las ruedas.