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钛闆、钛棒、钛絲等钛合金材料在制藥工業、醫療器械等民生領域的應用

發布時間: 2018-11-28 06:54:51    浏覽次數:

人工關節及人工骨替代材料應具備以下幾個基本性質:輕質高強材料,具有生物相容性、耐蝕性,植入物在體内所發生的組織反應不引起材料的劣化,重複應力引起的疲勞、破損少等性質。金屬植入體最重要的性能是成形型、機加性和抛光性,在預期的壽命期内必須保持功能,在經受疲勞、磨耗、腐蝕和沖擊載荷時不會劣化,钛及钛合金符合全部上述要求。最早使用的牙托粉、聚丙烯、有機玻璃等人工關節材料的強度低、易折、生物相容性較差。後來改用不鏽鋼,但不鏽鋼的比重較大,約為人體骨骼比重的2倍,而且在體内受體液作用會出現腐蝕和斷裂。Co-Cr合金也是一種極好的人工關節材料,但遺憾的是,钴、鉻元素均對人體有毒。而钛和钛合金的比重小(與人骨的比重相近)、強度大、機械加工好、耐蝕性能優異,是一種理想的人工關節材料。

钛棒

外科用移植材料規定使用的钛材以純钛和Ti-6Al-4VELI合金為主。最近,與人體親合性良好的移植材料Ti-6Al-7Nb及Ti-13Nb1-13Zr也取得了ASTM标準認可。用钛做人造骨,細胞可在其上再生,骨骼可以生長,钛與人體骨、上皮、締造組織都具有良好的親合性。為了改善與人骨連接的植入材表面質量,對粗化表面進行生物陶瓷層也是較為有效的方法。目前,钛及钛合金已廣泛用于人工骨關節、人工骨、接頭腳闆、斷骨固定器、骨髓内釘、人工心髒瓣膜、頭蓋骨等。據統計,中國每年對钛合金人工關節的需求量超過5000套, 臨床應用效果良好。

钛在矯形外科的應用

醫用钛合金彈性模量比不鏽鋼更接近于人體骨骼,适用于人體矯形手術中。在矯形外科方面,多使用钛鎳形狀記憶合金。研究表明NT-SMA是集耐磨、耐腐、形狀記憶效應、僞彈性和聲阻尼等性能與一體的新材料,在骨科的應用日趨廣泛,除了常用的接骨闆、髓内針、下颌骨内固定、脊柱側彎矯正等外,上海長海醫院又對NT-SMA進行了系列設計與臨床應用,如NT-聚髌器、NT-弧叉釘、NT-弓形器、NT-飛蜓器(專為骶骨重建而設計)等,取得了滿意的療效。對于應用到人體的钛合金材料,各國仍在不斷努力探索,尋求更加安全可靠的新型钛合金,為全世界人民造福。

钛闆

钛材在制藥工業中應用

钛在制藥業中主要用于制作容器、反應器和加熱器等。制藥生産中,設備經常要接觸鹽酸、硝酸、硫酸等無機酸、有機酸及其鹽類,設備因腐蝕經常損壞,同時因鋼制設備帶來的鐵離子污染影響了産品質量,采用钛制設備則能解決這些問題。例如,青黴素酯化釜、糖化罐、氯黴素薄膜蒸發器,安乃近反應器、米吐爾過濾器、硫酸二甲酯冷卻器、藥液過濾器等,都有選钛材的先例,所生産的藥液的數量和質量都不斷提高,而且質量完全符合中國藥典的規定。

钛在醫療器械中的應用

钛及钛合金具有良好的耐蝕性,钛無毒、無磁性,是醫療器械良好的選用材料。在手術器械的發展史上,第一代手術器械多用碳鋼制做,由于電鍍後的性能達不到臨床使用要求而被淘汰。第二代為奧氏體、鐵素體和馬氏體不鏽鋼手術器械,但不鏽鋼成分中鉻有毒性,脫落的鍍鉻層對人體有一定影響,因此,出現了第三代——钛手術器械。钛具有的重量輕特性,使之特别适于作顯微外科手術。钛具有耐腐蝕、彈性好、不變形等,耐反複的清洗、消毒表面質量不受影響;無磁性,能夠排除對微小、敏感植入電子器械的破壞威脅等特性,使钛手術器械應用越來越廣。目前已用來制作手術刀片、止血鉗、剪刀、電動骨鑽、鑷子等等。在醫療器械中钛制血管縫合針、胸骨縫合線,心髒外科手術器械之一的氧氣過濾器的钛過濾片,心電圖機中用钛做電極,體外培養機中用钛做培養器;醫用超聲粉碎機的探頭,血液運輸箱自動控制器,以及用于眼科手術钛器械等,目前使用情況均良好。

钛絲

钛及钛合金的牙科應用

由于钛具有優良的耐蝕性及人體親和性,且考慮金屬過敏性及比強度等适于在牙科領域應用。牙外科使用的金屬,從二十世紀二十年代的汞合金及金屬牙冠等開始,六十年代主要使用金、銀、钯合金,七十年代以後不鏽鋼成為牙齒矯正用永久性和可拆卸器械最常用的材料,九十年代钛鑄造技術得以推廣應用。牙科利用钛精鑄機鑄造有尺寸精度高、無氣泡及縮孔等特點在用于人體硬組織修複的金屬材料中,钛的彈性模量與人體組織最接近,這可以減輕金屬種植體與骨組織之間的機械不适應性。钛的熱導率是所有牙科修複用金屬材料中最低的,熱導率低可以減輕對帶齒冠牙齒牙髓的熱刺激,對牙齒修複很重要。钛制嵌體、全冠等具有保護牙髓,避免冷熱刺激的作用。牙科用钛在材質方面,原多為純钛,但其強度不足,難以研磨,存在耐磨性差,易産生鑄造缺陷及質量不穩定等特點。钛合金強度較高,最常用的是Ti-6Al-4V合金,但由于金屬V對人體有害,改用Nb代替V,研制成功Ti-6Al-7Nb合金,它具有優良的耐蝕性,且對人體基本無害,還具有塑性強、研磨性優良等其它優點,已取得了ASTM标準認可。目前超彈性Ti-Ni合金正推廣應用于牙齒矯直。從二十世紀八十年代起發達國家就開始研究钛在口腔修複中的應用,首先用于牙種植,以後又用于義齒支架、冠橋和牙正絲,目前钛可作牙冠、冠釘、固定橋、烤瓷橋、粘結橋、義齒卡環、基托、連接裝置和加強裝置,幾乎義齒所有金屬部件都可用钛來制作。钛及钛合金的研究已成為牙科應用合金研究的一個熱點。钛合金烤瓷牙能很好的恢複牙體形态和功能,且強度高,外形美觀,色澤穩定,表面光滑、耐磨損、耐腐蝕,是一種永久的修複體,适用于一切固定牙,尤其是它的生物相容性好,對鎳離子敏感的人比較适合,現已被廣泛推廣應用于牙的修複。

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