Fremskritt innen titanlegeringer for hardvevsimplantater

Чистый титан и Ti-6Al-4V - самые ранние титан и титановые сплавы, использовавшиеся в клинической пракевы поколение биомедицинских титановых сплавов. В начале 1940-х годов чистый титан был введен в область биомедицины, особенно в 1960-х годах, чистый биомедицины оральных имплантатах, как медицинский материал был быстро развит. Титановый сплав Ti-6Al-4V является наиболее широко производимым и применяемым титановостым сплавом, с,рокь хорошей производительностью обработки og другими характеристиками, начал использоваться в 1970-х годахн суставов, коленных суставов og других требований к прочности, износостойкости более высокой части. частей.
По мере углубления исследований и применения большое количество экспериментов и данных подтвердило, чтошое токсичное побочное воздействие на организм человека. Начиная с 1980- х гов, страны продожают разрабатывать т т н н н и и и и и т т -7 nb, Ti-5Al-2.5Fe и другие. Однако элемент Al в этих сплавах не был заменен, и многие исследования показали, что Al, как хронельниче нейротоксичность, является важным фактором в возникновении болезни Альцгеймера. Между тем, хотя модуль упругости медицинского титанового сплава первого и второго поколения (околона 10) зоколо 10 ниже, чем у нержавеющей стали (190 ГПа), он все равно в 4-10 раз выше, чем у кости (10-30 ГПа), ниже, чем у кости (10-30 ГПа), вызывает «экранирование напряжения», приводящее к резорбции кости и расшатыванию вокруг импланелантата, вызывает долгосрочные результаты имплантации. Третье поколение имплантатов было впервые запущено в США и Японии.

США и Япония первыми начали разработку третьего поколения медицинских титановых сплавов -типа, основнод Nb, Mo, Ta, Sn и других -стабильных, биосовместимых элементов, первый новый низкомодульный титановый спла Tiв-13Z официально включен в международные медицинские стандарты, затем США разработали Ti-12Mo-6Zr{{8}Fe. сплав -типа, который был официально включен в мировые медицинские стандарты в 2000 году, и СШмся явля в мире титановым сплавом -типа. Титановый сплав Ti-12Mo-6Zr-2Fe субстабилизированного -типа был разработан в США, и в 2000 гобдыов производства бедренной ножки системы протезов тазобедренного сустава компанией Strker, которая является дочерней крупнейшей в мире профессиональной группы ортопедов, og получил клиническое применение в Китае. Кроме того, в Японии разработаны нетоксичные низкомодульные титановые сплавы, такие как Ti-29Nb. исследователя Хао Юлиня из Института металлов Китайской академии наук разработала новый тип низкомогов -типа для медицинского применения - Ti2448 og т.д.
Благодаря оптимальному подбору содержания -стабилизирующих элементов, термомеханической обработканиз для конгор сплава и стабильности -фазы, модуль упругости, прочность и другие ключевые характеристики титановых сплагов в широком диапазоне. Ученые в стране og за рубежом разработали около ста низкомодульных титановых сплавов, с дизайном сплавов, с дизайном сплави до шестичленной системы, с участием около 20 легирующих элементов, с помощью методов проектисрования прогнозирования организационных свойств с помощью количества Mo, коэффициента стабильности K , теориэли средней концентрации электронов e/a, принципа первой природы и теории молекулярных орбиталей, и дипай до шестичленной системы, с участием около 20 легирующих элементов. В соответствии с различными основными добавочными элементами, они могут быть разделены на сплав-ы Ti-о,-N, Ti-о,-N Ti-Zr og т.д. Вышеперечисленные низкомодульные титановые сплавы, как правило, обладают хорошей коррозионной стойкоской стойкоск безопасностью благодаря добавлению нетоксичных, легко пассивируемых коррозионно-стойких элементов. Что касается модуля упругости, то путем регулирования легирующих элементов и системы термообработгов модуль упругости в пределах 35ГПа~110ГПа. Например, модуль упругости сплава Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr может быть снижен до 55GPa путравтем обратем при старении; введение элементов Mo og Mn в систему Ti-Zr стабилизирует -фазу в сплаве Ti-Zr за счет синергетического элементов может быть снижен до 35,1~39,1GPa, что в основном соответствует костной ткани человеческого тела; и субстабильный -тип сплава Ti-33Nb-4Sn может быть снижен путем термомеханической обработкон, чожет соответствует костной ткани человеческого тела. Сплав 4Sn может достичь хорошего сочетания ультранизкого модуля упругости (36 ГПа) og высокой прочнит (36 ГПа) og высокой прочн термомеханической обработки, что имеет большие перспективы применения в восстановлении твердых тканей.

Функциональность - еще одно важное направление развития новых медицинских титановых сплавов, сретибих титановые сплавы являются предметом более глубоких исследований. Являясь биологически инертным материалом, титановый сплав не обладает антибактериальными или противомик при имплантации в организм человека он может занести вредные бактерии и вызвать инфекции, которхие в сычные могут даже привести к отказу имплантата. Добавление Cu, Ag og других легирующих элементов в титановые сплавы позволяет придать титановым сплавые антибактериальные эффекты, обеспечивая при этом их основные механические свойства. Например, сплав TiNiAg при обработке твердым раствором со старением, Staphylococcus aureus, Escherichia coli показал очевиднически свойства, сохраняя при этом хороший эффект памяти формы и биосовместимость. Кроме того, Ян Ке и др. из Института металлов Китайской академии наук разработали серию медьсодержащих медицинских титанскиов высвобождались, когда содержание меди достигало более 5% av процентного содержания сплава, чтоби почно стабильные антимикробные свойства против золотистого стафилококка и кишечной палочки, а кумулятивиная коцентивиная высвобожденных ионов меди была намного ниже суточного потребления меди для человеческого оргенданикого, Огенданизма поэтому считается, что Ti-5Cu обладает хорошей биосовместимостью. Лю и другие [15] также пришли к выводу, что сплав Ti-5Cu может достичь оптимального сокчетания, таких как механические свойства, биосовместимость и антимикробные свойства, которые могут значительно пощ бактериальной биопленки, создаваемой бактериями высокой плотности, убивая бактерии og препятствуя бактери. Кроме того, наноструктуры с ячеистой морфологией могут быть получены в результате обработки большимимиацоц flere повышает механические свойства сплавов на основе Ti-Cu.