סגסוגות טיטניום ביו-רפואי: מצב פיתוח ומחקר

חומרים מתכתיים הם החומרים המסורתיים המוקדמים ביותר בהיסטוריה של הפיתוח הביו-רפואי האנושי לתיקון פצעים וטיפול אורטופדי. מאז שנות ה-30, סגסוגת CoCr ופלדת אל חלד שימשו ברציפות בתחום הרפואה והפכו לחומרים המתכתיים המסורתיים כיום לטיפול רפואי; בשנות ה-40, הטיטניום הביו-רפואי בעל הביצועים הטובים יותר נחקר והוכיח את היתכנותו הקלינית. סגסוגות טיטניום ביו-רפואי חוו 3 תהליכים, מטיטניום טהור, Ti-6Al-4V טיטניום, וטיטניום משופר ועד מודולוס נמוך:

◆1950-1980: טיטניום טהור שימש לראשונה בתחום הביו-רפואי ואושרה תאימות ביולוגית טובה. Ti-6Al-4V נמצא בשימוש נרחב בחומרי תיקון כירורגי או החלפה.

◆1980-1990: אושר ש-V ו-Al הם יסודות עם תופעות לוואי רעילות על אורגניזמים; פותח הדור השני של סגסוגת טיטניום רפואית חדשה ומשופרת עם Nb ו-Fe המחליפים את V.

◆1990 - קיים: סגסוגת טיטניום Ti13Nb13Zr עם תאימות ביולוגית טובה יותר ומודול אלסטי נמוך יותר פותחה בתחילת שנות ה-90, מאז נפתחה רפואה ביו-רפואה עם תכונות מצוינות. פיתוח ושימוש בסגסוגות טיטניום.

סין החלה במחקר וביישום של חומרי סגסוגת טיטניום רפואית בשנות ה-70, דרך מחקר החיקוי הקודם על Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, ו-ti-5al-2.5fe סגסוגות טיטניום רפואיות, כבר בשנת 1999, Northwest Nonferrous Research Institute פיתח לראשונה את סגסוגת הטיטניום הרפואית הראשונה TAMZ (Ti-2.5Al{{ 11}}.5Mo-2.5Zr) יש את אותם מאפיינים מקיפים כמו Ti-6Al-7Nb.

בשנת 2005, המכון הצפון-מערבי למתכות אל-ברזליות פיתח 2 חוזק גבוה ומודול נמוך חדשים ליד Tizrmonb (TLE) ו-Ti Zr Sn Mo Nb (TLM) הן סגסוגות טיטניום רפואיות. המכון למתכות של האקדמיה הסינית למדעים פיתח גם מודול נמוך חדש ליד סגסוגת טיטניום ti-24nb-4zr-7.6sn (Ti 2448). בנוסף, המכון למתכות אל-ברזליות בבייג'ין, המכון הטכנולוגי של חרבין, אוניברסיטת צפון-מזרח, אוניברסיטת טיאנג'ין ויחידות אחרות מבצעים גם יישום חדש ומחקר בסיסי קשור מסוג סגסוגת טיטניום.

בהתבסס על התנאים הלאומיים של סין, סין היא מדינה גדולה עם כ-1.3 מיליארד אנשים ו-60 מיליון נכים, וסין צועדת לתוך חברה מזדקנת. לכן, יש צורך לספק מספר רב של חומרים ומכשירים ביו-רפואיים באיכות גבוהה לאבחון וטיפול קליני. עם זאת, המחקר על שתלים רפואיים בסין התחיל מאוחר יחסית. נכון להיום, יש צורך לייבא כמעט מחצית מהמפרקים המלאכותיים, בעוד שלמעלה מ-90% מהשתלים הדנטליים וכמה שתלים מתקדמים משתמשים במוצרים מיובאים, שהם מאוד יקרים וקשים לסבול מבני מעמד הפועלים הרגילים. לכן, פיתוח של סגסוגות טיטניום חדשות עם לא רעיל, מודול אלסטי נמוך ומחיר נמוך הוא נושא ראוי ללימוד.