Fremskridt inden for titaniumlegeringer til hårdt vævsimplantater

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 титановым сплавом, с, с 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 годов, страны продолжают разрабатывать титановые сплавы второго поколения, не содиежащ,{2}Alb,{2} Ti-5Al-2.5Fe и другие. Однако элемент Al в этих сплавах не был заменен, и многие исследования показали, что Al, как хронельначе нейротоксичность, является важным фактором в возникновении болезни Альцгеймера. Между тем, хотя модуль упругости медицинского титанового сплава первого и второго поколения (околозон 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 имплантелантата, 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, основеднов Nb, Mo, Ta, Sn og других -стабильных, биосовместимых элементов, первый новый низкомодульный титановый спла Tiв {{4}N спла Tiв 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 для производства бедренной ножки системы протезов тазобедренного сустава компанией Strker, которая является дочерне 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 низкомодг -типа для медицинского применения - Ti2448 og т.д.
Благодаря оптимальному подбору содержания -стабилизирующих элементов, термомеханической обработканиз для конгорткил сплава и стабильности - billeder, модуль упругости, прочность и другие ключевые характеристики титановых сплагов в широком диапазоне. Ученые в стране и за рубежом разработали около ста низкомодульных титановых сплавов, с дизайном сплавов til шестичленной системы, с участием около 20 легирующих элементов, с помощью методов проектисровия прогнозирования организационных свойств с помощью количества Mo. средней концентрации электронов e/a, принципа первой природы и теории молекулярных орбиталей, и дива til шестичленной системы, с участием около 20 легирующих элементов. В соответствии с различными основными добавочными элементами, они могут быть разделены на сплавочными Ti-o,-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 обры 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 обработкой, чожет соответствует костной ткани человеческого тела. Сплав 4Sn может достичь хорошего сочетания ультранизкого модуля упругости (36 ГПа) og высокой прочник (36 ГПа) og высокой прочне (8м3) термомеханической обработки, что имеет большие перспективы применения в восстановлении твердых тканей.

Функциональность - еще одно важное направление развития новых медицинских титановых сплавлов, средиби. 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, которьес высча 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 очевиднтерич бастевиднич 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 титановых высвобождались, когда содержание меди достигало более 5% af процентного содержания сплава, чтобоч стабильные антимикробные свойства против золотистого стафилококка и кишечной палочки, а кумулятивания высвобожденных ионов меди была намного ниже суточного потребления меди для человеческого оргенданикого, Огенданизма, ООО 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 почительно пощ бактериальной биопленки, создаваемой бактериями высокой плотности, убивая бактерии og препятствуя бактери. Кроме того, наноструктуры с ячеистой морфологией могут быть получены в результате обработки большимими дещ flere повышает механические свойства сплавов на основе Ti-Cu.