Применение и тенденции использования материалов из титановых сплавов для медицинского использования

I. Применение материалов из титановых сплавов для медицинских целей.

Благодаря своим превосходным механическим свойствам, превосходной коррозионной стойкости и превосходной био-совместимости медицинские титановые сплавы широко используются в области био-медицины, особенно в ортопедических стоматологических и сердечно-сосудистых имплантатах или устройствах. По сравнению со сплавами на основе нержавеющей стали и кобальта-хрома-, титан и его сплавы широко используются благодаря их более высокой прочности, более низкому модулю упругости и лучшей био-совместимости.

В последние годы разработка низкомодульных титановых сплавов -типа все еще ведется, а пористые сплавы на основе титана- также находятся в стадии разработки в качестве альтернативного материала для ортопедических имплантатов, который может обеспечить хорошую биологическую фиксацию за счет прорастания костной ткани в ее пористую сеть.

Титановые сплавы бета-типа привлекли внимание благодаря своему низкому модулю упругости и хорошей био-совместимости и считаются перспективными материалами для изготовления биомедицинских имплантатов следующего поколения. Благодаря добавлению не-токсичных элементов, таких как Mo, Si, Zr и Ta, новые сплавы Ti-Mo не только улучшают модуль упругости, но также улучшают коррозионную стойкость и биологическую-совместимость-.

Кроме того, наноструктурированный коммерчески чистый титан (CPTi) может значительно улучшить механические свойства и биологическую реактивность материалов после обработки с помощью технологии сильной пластической деформации (SPD), предоставляя новое решение для зубных имплантатов.

Хотя долгосрочная-безопасность и функциональность медицинских титановых сплавов при клиническом лечении в определенной степени достигнуты, дальнейшее улучшение их биологической и механической совместимости по-прежнему остается в центре внимания исследований. Технология модификации поверхности считается эффективным способом повышения биологической активности, износостойкости и коррозионной стойкости медицинских титановых сплавов. Например, добавляя активные элементы в биомедицинский титан и титановые сплавы, можно значительно увеличить риск послеоперационной инфекции, а также создать новые поверхности био-материалов с противомикробными свойствами.

Благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам медицинские титановые сплавы играют важную роль в области био-медицины. Будущие направления исследований включают новые низко-модульные, высоко-прочные, многофункциональные-функциональные и недорогие-медицинские титановые сплавы, а также дальнейшее улучшение их биологической и механической совместимости с помощью технологии модификации поверхности для удовлетворения потребностей клинического лечения. В то же время нано-структурированные технологии и пористые материалы открывают новые возможности для улучшения свойств медицинских титановых сплавов.

II. Последние исследования титановых сплавов для медицинского использования

Последние достижения в области исследований медицинских титановых сплавов в основном сосредоточены на следующих аспектах:

Применение технологии 3D-печати

Производство медицинских имплантатов из титановых сплавов в основном осуществляется литьем, которое представляет собой единый вид продукции и не может удовлетворить потребности точной медицины.. 3Технология D-печати показывает значительные преимущества в области медицинских титановых сплавов, поскольку может обеспечить разнообразную обработку. Технология 3D-печати, особенно при производстве пористых медицинских титановых сплавов, позволяет не только реализовать проектирование сложных структур, но и лучше адаптироваться к различным клиническим потребностям в зависимости от плотности и пористости требуемых материалов.

Метастабильные -титановые сплавы

Метастабильные титановые сплавы типа - считаются ключевым направлением нового поколения медицинских титановых сплавов из-за их более низкого модуля упругости и превосходной био-совместимости. Эти материалы характеризуются добавлением не-токсичных элементов, таких как Nb, Mo, Ta, Zr и Sn. Текущие исследования сосредоточены на повышении модуля упругости, улучшении прочности, усталостных характеристик, функциональных характеристик и других комплексных свойств. Кроме того, важными направлениями в этой области также являются углубленные исследования механизма взаимодействия легирующих элементов, проектирования состава сплавов, методов контроля микро-структуры и свойств, а также микро-механических механизмов.

Исследование технологии модификации поверхности

Поскольку на поверхности медицинского титана и титановых сплавов легко образуется инертная пассивационная пленка, которая влияет на сочетание имплантируемых инструментов с мягкими и твердыми тканями, технология модификации поверхности стала ключом к улучшению характеристик медицинских титановых сплавов. В последние годы физическое осаждение из паровой фазы, плазменное напыление, ионная имплантация, лазерная наплавка, золь-синтез и другие методы модификации поверхности широко изучались с целью улучшения свойств поверхности медицинского титана и титановых сплавов, таких как био-совместимость, износостойкость и антибактериальные свойства.