Bahan paduan titanium untuk aplikasi biomedis adalah kelas bahan struktural fungsional yang digunakan dalam rekayasa biomedis, khususnya untuk produksi dan pembuatan implan bedah dan perangkat ortopedi. Produksi dan persiapan paduan titanium melibatkan metalurgi, pemrosesan tekanan, bahan gabungan dan industri kimia, dan diakui sebagai produk berteknologi tinggi di dunia. Paduan titanium dan titanium secara bertahap memasuki bidang konsumen sipil dari industri kedirgantaraan, penerbangan dan pertahanan. Seperti implan dalam industri medis dan kesehatan, peralatan medis; Industri olahraga dan rekreasi, klub golf titanium dan bingkai kacamata titanium, jam tangan titanium, sepeda titanium dan produk lainnya, permintaan untuk bahan pemrosesan titanium meningkat. Dengan pengembangan bioteknologi dan terobosan besar yang kuat, industri logam biomedis dan industri produk akan berkembang menjadi industri pilar ekonomi dunia. Di antara mereka, titanium dan paduannya dengan bobot ringan, modulus rendah elastisitas, non-toksik, non-magnetik, resistensi korosi, kekuatan tinggi, ketangguhan yang baik dan kinerja komprehensif yang sangat baik lainnya, dalam beberapa tahun terakhir, permintaan akan pertumbuhan yang cepat dan stabil. Pada saat yang sama, ketika paduan titanium mulai memasuki bidang ortopedi dan permintaan pasar potensial baru lainnya, masa depan Pasar Paduan Titanium akan tampak lebih cepat.
1 Kemajuan Penelitian Paduan Titanium Medis
1.1 Klasifikasi Paduan Titanium Medis
Paduan titanium dapat dibagi menjadi 3 kategori sesuai dengan jenis struktur mikro material: -type, + - tipe dan -type titanium paduan.
1.2 Tren Pengembangan Paduan Titanium Medis
Penelitian literatur menemukan bahwa peneliti dan cendekiawan domestik dan asing sepakat bahwa pengembangan paduan titanium medis telah melalui tiga tahap ikonik, tahap pertama diwakili oleh titanium murni dan ti -6 al -4 v alloy; Tahap kedua diwakili oleh alloy baru dengan ti -5 a 1-2. 5fe, ti -6 a 1-7 nb; Tahap ketiga adalah pengembangan paduan + dengan biokompatibilitas yang lebih baik dan modulus elastis yang lebih rendah; Tahap ketiga adalah mengembangkan alloy + dengan biokompatibilitas yang lebih baik dan modulus elastis yang lebih rendah. dan modulus elastis yang lebih rendah -paduan titanium. Bahan paduan titanium biomedis yang ideal harus memenuhi kondisi berikut: biokompatibilitas yang baik, modulus elastisitas yang rendah, kepadatan rendah, ketahanan korosi yang baik, non-toksisitas, kekuatan luluh tinggi, masa pakai kelelahan panjang, plastisitas besar pada suhu kamar, mudah terbentuk, casting mudah. Paduan penting yang telah banyak digunakan dalam bahan implan adalah ti -6 a 1-4 v dan ti -6 a 1-4 veli. Telah dilaporkan dalam literatur bahwa elemen V dapat menyebabkan reaksi jaringan ganas, yang mungkin memiliki efek samping toksik pada tubuh manusia, dan AL dapat menyebabkan osteoporosis dan gangguan mental dan gangguan lainnya; Untuk menyelesaikan masalah ini, para ilmuwan biomaterial saat ini berkomitmen untuk mengeksplorasi dan meneliti paduan titanium biomedis baru yang tidak mengandung V dan Al. Untuk menyelesaikan masalah ini, para ilmuwan biomaterial saat ini berkomitmen untuk mengeksplorasi dan meneliti biomaterial baru yang tidak mengandung paduan V, al titanium untuk penggunaan medis, dan sebelum itu perlu untuk mengetahui jenis elemen paduan apa yang cocok untuk menambahkan baik yang tidak beracun dan biokompatibel. Telah ditemukan bahwa paduan titanium yang mengandung unsur-unsur non-toksik seperti molibdenum, niobium, tantalum, zirkonium, dll. Mengandung kandungan elemen penstabil yang lebih tinggi, dan dibandingkan dengan + titanium paduan yang lebih rendah, mereka memiliki modulus yang lebih rendah, yang lebih baik (E=55 yang lebih rendah, mereka juga baik pada elastis. sebagai implan.
2 Aplikasi Paduan Titanium
2.1 Dasar Medis Paduan Titanium
Keuntungan menggunakan paduan titanium dan titanium sebagai implan manusia terutama: (1) kepadatan (20 derajat)=4. 5g\/cm3, ringan. Ditanamkan dalam tubuh manusia: untuk mengurangi beban tubuh manusia, sebagai alat medis: untuk mengurangi beban operasi tenaga medis. (2) Modulus elastisitas yang rendah, titanium murni adalah 108.500mpa, ditanamkan dalam tubuh: lebih dekat ke tulang alami tubuh manusia, kondusif untuk cangkok tulang, untuk mengurangi efek pelindung stres tulang pada implan. (3) non-magnetik, tidak terpengaruh oleh medan elektromagnetik dan badai petir, yang menguntungkan untuk keamanan tubuh manusia setelah digunakan. (4) Non-toksisitas, tidak ada efek samping toksik pada tubuh manusia sebagai implan. (5) Resistensi korosi (bahan logam bio-inert), resistensi korosi yang sangat baik di lingkungan perendaman darah manusia, untuk memastikan kompatibilitas yang baik dengan darah manusia dan jaringan seluler, karena implan tidak menghasilkan kontaminasi manusia, reaksi alergi tidak akan terjadi, yang merupakan dasar untuk penerapan kondisi alhoy titanium dan titanium. (6) Kekuatan tinggi, ketangguhan yang baik, karena trauma, tumor dan faktor -faktor lain yang mengarah ke tulang, kerusakan sendi, untuk membangun dukungan tulang yang solid, harus digunakan dengan bantuan pelat melengkung, sekrup, tulang dan sendi buatan, dll., Implan ini harus dibiarkan dalam tubuh untuk waktu yang lama, akan dikenakan persyaratan tubuh manusia, twisting, twisting.
2.2 Lapangan medis paduan titanium dan bidang ortopedi
Situasi Pasar Dengan pengembangan paduan titanium, varietas titanium dan pengurangan harga, penerapan titanium dalam industri sipil telah meningkat secara eksponensial. CFDA akan dibagi menjadi tiga kelas perangkat medis sesuai dengan keamanan mereka dari tinggi ke rendah, dan masing-masing dengan tiga tingkat Pengawasan Pemerintah dan Manajemen, titanium dan titanium alloy impan material kelas ketiga. Pangsa pasar sub-segmen lebih dari 5% dari sub-industri, termasuk diagnostik in vitro, jantung, pencitraan diagnostik, ortopedi, oftalmologi, ortopedi enam segmen utama. Di antara mereka, diagnostik in vitro, ortopedi dan intervensi jantung adalah bahan habis pakai bernilai tinggi yang tumbuh paling cepat di Cina. Penerapan titanium biomedis dan paduannya telah melalui tiga tahap tengara: aplikasi awal awal 1950 -an, pertama di Inggris dan Amerika Serikat, titanium murni secara komersial digunakan untuk memproduksi pelat tulang, sekrup, kuku intramedullary dan sambungan pinggul. Swiss Mathys juga menggunakan ti -6 a 1-7 nb paduan untuk memproduksi sistem kuku intramedullary yang tidak diperluas (termasuk tibia, humerus, femur) dan sekrup berongga untuk perawatan fraktur leher femoralis. Ni-ti (PNT) Potongan Bahan Bioaktif Bahan Bioaktif Leher Leher, Lumbar Interbody Fusion (Cage) Canada BiorThex Company mengembangkan penggunaan bahan ni-ti yang dipatenkan, aksiporeore gamma manufaktur serviks, fusi interbody lumbar untuk perawatan cedera tulang belakang ortopedi. Paduan titanium beta baru dapat memperhitungkan ortopedi, kedokteran gigi, dan intervensi vaskular dan penggunaan lain dari bahan perangkat medis ortopedi bahan canggih menyumbang lebih dari 9% dari pangsa pasar perangkat medis global, dan masih dalam pertumbuhan yang cepat. Pasar Perangkat Medis Ortopedi dibagi menjadi empat segmen utama trauma, sendi, tulang belakang, dan lainnya. Di antara mereka, trauma adalah satu-satunya segmen yang belum ditempati oleh perusahaan asing untuk menempati pangsa pasar utama, terutama karena produk di bidang ini berteknologi rendah, mudah ditiru, kurang sulit untuk dioperasikan, dan banyak rumah sakit tingkat kedua dan ketiga dapat dilakukan, sehingga perusahaan asing tidak dapat sepenuhnya ditutupi. Produk trauma dapat dibagi menjadi fiksasi internal dan perangkat fiksasi eksternal, produk trauma fiksasi internal termasuk kuku intramedullary, pelat dan sekrup, dll. Pada tahun 2012, trauma menyumbang 34% dari pasar ortopedi domestik, 28% dari sendi, 20% dari tulang belakang, dan 18% dari yang lain. Sendi besar adalah perangkat medis kelas atas dengan hambatan teknis yang tinggi. Saat ini, rumah sakit arus utama terutama mengimpor bahan ortopedi, dan masih ada kesenjangan antara produk domestik dan impor dalam hal teknologi, desain, penelitian dan pengembangan, bahan, dan proses perawatan permukaan. Sendi buatan terutama dikategorikan ke dalam sendi lutut buatan, pinggul, siku, bahu, jari dan jari kaki, dll., Yang penggantian sendi terpenting termasuk sendi pinggul dan lutut, yang bersama -sama menyumbang lebih dari 95% dari pasar penggantian sambungan global. Perangkat implan tulang belakang termasuk sistem pelat kuku tulang belakang torakolumbar, sistem pelat kuku tulang belakang leher dan sistem fusi, dll., Sistem fusi intervertebralis terutama digunakan dalam pengobatan penggantian cakram intervertebralis, yang juga merupakan segmen terpenting, akuntansi untuk sekitar setengah dari seluruh pasar implan spinal.
3 Kesimpulan
Kinerja superior paduan titanium telah mencapai posisi terkemuka di bidang medis. Desain material dan teknologi persiapan paduan titanium telah berkembang pesat dengan terobosan dalam bioteknologi dan permintaan besar untuk aplikasi medis. Paduan titanium medis yang saat ini diproduksi terutama + tipe titanium paduan. Dari sudut pandang proses persiapan, produksi TC4 (TC4eli) saat ini menempati pangsa pasar utama. -Type Titanium Paduan telah menjadi hotspot penelitian dari paduan titanium medis baru karena keunggulannya dalam biokompatibilitas dan kompatibilitas mekanis, yang merupakan teknologi yang paling menjanjikan di bidang implan medis. Di masa depan, teknologi produksi paduan titanium harus dikembangkan ke arah modulus rendah, kekuatan tinggi, biokompatibilitas yang baik dan kompatibilitas mekanis. Dari tren pengembangan, -Type titanium paduan akan menjadi arah pengembangan di masa depan dan arus utama pasar paduan titanium medis.
