Uso medico Titanio
Cos'è il titanio?
I materiali in titanio sono stati utilizzati nella vita di tutti i giorni per molto tempo. Gli anni '30 furono l'inizio dei moderni materiali funzionali biomedici. Inizialmente, l'acciaio inossidabile è stato sviluppato per l'uso in applicazioni mediche e implantari. Una lega di cobalto è il secondo materiale. Il titanio e la sua lega sono diventati la nuova generazione di biomateriali metallici intorno agli anni '60. Fin dal suo aspetto più memorabile, il titanio è stato descritto come un metallo meraviglioso e ha ricevuto ampie considerazioni.
Perché il titanio è così unico?
Titanioè un metallo di transizione che ha un'elevata resistenza e una bassa densità. In una varietà di condizioni, resiste alla corrosione. In particolare, il titanio è latente e resistente ai liquidi corporei e ai tessuti. Questi sono i presunti ostacoli alla biocompatibilità e al consumo. Sono requisiti essenziali per le applicazioni in medicina.
Le proprietà fondamentali del titanio, dell'acciaio inossidabile e della lega di cobalto sono delineate nella Tabella 1. La densità più bassa è di 4,51 g/cm-3 per il titanio, mentre la densità più alta è di 8 g/cm-3 per acciaio inossidabile. Il titanio ha un rapporto resistenza/densità molto più elevato di 76 kNm/kg a parità di resistenza alla trazione. Con una resistenza/densità di 63 kNm/kg, è il 20% più resistente dell'acciaio inossidabile. Il valore del modulo elastico del titanio è solo la metà di quello della lega di cobalto e dell'acciaio inossidabile convenzionale. È significativamente più simile all'osso umano. Inoltre, il titanio ha una bassa espansione termica e conduttività, il che lo rende non ferromagnetico.
Il titanio e il suo composto hanno proprietà molto utili che li rendono un risultato enorme nella salute muscolare, negli inserti e nei campi degli strumenti attenti. Baoji città changsheng titanium co. ltd è un produttore e fornitore di laminati metallici in titanio e Cu-Ni e prodotti finiti nella gamma più completa di gradi, dimensioni e prodotti di laminazione.
I prezzi più bassi e i più alti standard di ingegneria per i metalli sono offerti al mercato da baoji city changsheng titanium co. ltd, che si trova nel cuore della produzione cinese di titanio. Sicuri di non poter essere battuti in termini di costi e qualità, abbiamo presentato la nostra garanzia di costi. Il titanio è la scelta preferita dei fornitori di mulini e prodotti finiti in titanio e CuNi in tutto il mondo.
Qual è la densità del titanio?
Poiché è più difficile da estrarre, il titanio metallico non è conveniente come il ferro, quindi le sue applicazioni tendono ad essere specializzate. Le proprietà del titanio metallico sono estremamente preziose. Simile all'alluminio, forma un sottile strato protettivo di ossido per prevenire la corrosione, rendendolo praticamente inerte. Poiché ha una densità di 4,5 grammi per cm3, che è significativamente inferiore a quella del ferro, le leghe di titanio sono importanti per l'industria aerospaziale. È stato utilizzato per realizzare gran parte dell'SR-71 Blackbird, che era l'aereo con equipaggio più veloce al mondo. È stato anche utilizzato per realizzare molti motori e cellule di grandi aerei passeggeri come Airbus e 747.
A causa della sua resistenza all'acqua di mare, questo metallo viene utilizzato in applicazioni marine come gli alberi delle eliche. Si dice anche che i russi lo usassero per costruire sottomarini. Il titanio non è velenoso e non viene espulso dal corpo. Poiché si collega anche all'osso, è stato utilizzato in procedure chirurgiche come impianti dentali e protesi articolari, in particolare articolazioni dell'anca.
Perché il titanio viene utilizzato per gli impianti?
Il mercato degli impianti dentali, che si stima valga circa 4,6 miliardi di dollari in tutto il mondo, ha aperto la porta alla possibilità di ripristinare la salute e la funzione dentale di un paziente [6]. Grazie alla loro biocompatibilità e al basso costo, gli impianti in titanio sono il materiale più comunemente utilizzato sul mercato.
Il titanio è un materiale bioinerte, che non provoca praticamente alcun impatto dannoso sul tessuto circostante. Tuttavia, nonostante la descrizione del materiale di una serie di vantaggi intrinseci, non si integra bene con l'osso e il tessuto gengivale senza un adeguato trattamento superficiale, il che può provocare il fallimento dell'impianto. La scarsa osteointegrazione è la causa di questi fallimenti, che compromettono la stabilità dell'impianto nell'osso e possono portare allo sviluppo di infezioni e processi infiammatori nello spazio perimplantare [7]. Diversi trattamenti superficiali per prevenire la formazione di biofilm batterici dannosi e migliorare l'osteointegrazione sono allo studio come mezzo per ridurre questi problemi. La nanotecnologia ha creato effetti positivi in odontoiatria, avendo la possibilità di fornire superfici con una particolare geografia e pezzo sintetico per lavorare sulle qualità biocompatibili dei materiali.
Il titanio chirurgico è magnetico?
Gli impianti metallici sono particolarmente vulnerabili ai rischi di migrazione dell'impianto e al riscaldamento indotto dalla radiofrequenza (RF), entrambi i quali hanno il potenziale di danneggiare il tessuto circostante perché le macchine per la risonanza magnetica utilizzano potenti magneti [11].
Gli impianti che sono saldamente fissati all'osso non sono influenzati dallo spostamento indotto dalla risonanza magnetica, secondo gli studi [1,12]. Data la mancanza di esami in corso, la radiografia non è suggerita nel periodo postoperatorio immediato in pazienti con incastri non coinvolti come riccioli, canali e stent [6]. Poiché le correnti parassite dell'impianto sono parallele al campo magnetico statico dello scanner, il riscaldamento RF è teoricamente possibile. In ogni caso, tutti gli studi dei partner hanno scoperto che questo cambiamento di temperatura non è importante, dimostrando che le preoccupazioni per i danni ai tessuti causati dal riscaldamento RF sono ingiustificate.
Gli artefatti dell'immagine causati da impianti metallici possono causare un'errata interpretazione dei risultati. Ottimizzando i parametri di scansione e modificando le sequenze di impulsi di risonanza magnetica, i progressi tecnologici possono ridurre la distorsione dell'immagine. I medici devono tenere conto dei vantaggi dell'imaging e della possibilità di distorsione dell'immagine indotta dall'impianto quando decidono se eseguire o meno la risonanza magnetica sui pazienti.
Il campo magnetico della risonanza magnetica non ha alcun effetto sul titanio perché è un materiale paramagnetico. La risonanza magnetica può essere utilizzata in modo sicuro nei pazienti portatori di impianti poiché esiste un rischio molto basso di complicanze causate dagli impianti. Tuttavia, le leghe vengono utilizzate per realizzare le placche in titanio utilizzate nell'area craniofacciale. Poiché gli effetti della risonanza magnetica sono influenzati dalla proporzione dei costituenti della lega, è necessaria una ricerca più precisa.
Giunto contraffatto e incorporamento clinico
La popolazione totale sta progredendo negli anni. Vogliamo vivere più a lungo e vivere una vita molto attiva oggi. Gli incidenti legati allo sport, al traffico e altri tipi di incidenti provocano tutti lesioni. Chiaramente, l'interesse per le giunture contraffatte continua a svilupparsi. Il titanio e i suoi compositi sono stati solitamente utilizzati per fabbricare dispositivi incorporati, ad esempio placche ossee, viti per fissare fratture, protesi valvolari cardiache, pacemaker e cuori artificiali sono tutti esempi di articolazioni artificiali. Oltre 100 milioni di pazienti in tutto il mondo ricevono una terapia sostitutiva ogni anno e oltre 1.000 tonnellate di titanio vengono inserite nel corpo dei pazienti.
Questi impianti metallici devono essere modellati meccanicamente in un certo modo per mantenere le loro funzioni durante l'uso. Durante le nostre attività quotidiane, pieghiamo, torchiamo, stringiamo e contraiamo i nostri muscoli. Sottoposte a carichi di fatica, abrasione e urti, queste parti artificiali non devono deteriorarsi. Il titanio è il 50 percento più leggero dell'acciaio inossidabile e ha un rapporto forza-densità superiore del 20 percento. È più forte e più leggero. Nel momento in cui si incorpora all'interno del corpo umano, ridurrà i carichi del corpo. I pazienti potranno muoversi più liberamente. Tra la parte artificiale e il corpo umano ci sarà tensione. Una discrepanza nel modulo elastico è ciò che porta al cosiddetto stress di interfaccia. Dalla tabella 1, possiamo vedere che il titanio ha il modulo flessibile più minimo tra questi tre materiali. L'impianto in titanio e l'osso umano sono molto più compatibili dal punto di vista meccanico.
Fisiologicamente, il corpo rifiuta parti sconosciute. Dopo la chirurgia implantare, quando l'acciaio inossidabile e la co-lega vengono utilizzati come biomateriali, si verificano spesso infiammazione clinica, arrossamento e prurito. Il titanio e le sue leghe sono note per la loro inerzia biologica. Sono estremamente resistenti alla corrosione nell'ambiente di immersione del sangue umano. Si oppone bene al sangue umano e al tessuto cellulare nel complesso, garantendo una grande somiglianza. Non c'è praticamente nessuna contaminazione e risposte sfavorevoli suscettibili, che straordinariamente lavora sul recupero dei pazienti. Le numerose applicazioni del titanio si basano su questo.
A causa della sua superiore biocompatibilità, il titanio commercialmente puro (Cp Ti) è generalmente considerato il miglior candidato. Tuttavia, le leghe ELI Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr e Ti{ {6}}Al-4V sono anche ampiamente utilizzati negli impianti medici. Dai un'occhiata al nostro sito per chiedere informazioni sui nostri diversi articoli!
Attrezzature per ortopedia Il trattamento delle deformità ossee è l'obiettivo principale dell'ortopedia. Per aiutare il corpo attorcigliato a tornare nella sua posizione normale, è necessaria una forza esterna. L'hardware della salute muscolare dovrebbe dare un solido sostegno e richiamare il giusto stato del corpo. Oltre all'ostruzione dell'usura e all'opposizione all'erosione, la nuova proprietà che ci si aspetta qui è la memoria della forma. Le leghe a memoria di forma in titanio e nichel possiedono proprietà di elevata resistenza e memoria. La lega Ti-Ni è attualmente utilizzata per realizzare placche ossee comuni, chiodi endomidollari, fissazione interna mandibolare, correzione della scoliosi e altri dispositivi simili.
Gli impianti dentali hanno le loro caratteristiche distinte. Esistono tre tipi di innesto dentale: zigomatico, osteointegrato e miniimpianto per ancoraggio ortodontico. Il titanio è stato utilizzato come corone, chiodi per corone, campate fisse, campate in porcellana, campate in cemento, anelli di tenuta per sostituti dentali, basi, dispositivi di interfaccia e dispositivi di fortificazione. Il titanio è stato utilizzato per coprire quasi tutti i componenti metallici delle protesi.
Iniziamo con l'osteointegrazione standard. Una "radice" o "seme" verrà prima inserita nell'osso mascellare da un medico. Dopo che si è stabilizzato, la sovrastruttura del dente si unirà all'incastonatura. Successivamente, sopra di esso si svilupperà un nuovo dente. Ecco il contrasto tra incorporamento clinico e incorporamento dentale. Un impianto medico è una "colla" o una "vite" utilizzata per collegare il tessuto duro rotto o un sostituto del tessuto duro danneggiato. In ogni caso, l'integrazione dentale ha aiutato lo sviluppo di un nuovo design. Che intrigante!
Questa "semplice" procedura necessita di eccellenti proprietà termiche e di biocompatibilità. Mentre si beve zuppa e si mangia yogurt gelato, le persone si sentiranno calde e fredde, tuttavia questi sentimenti provengono dalla bocca, non dai denti. Non ci sarà alcuno stimolo per la salutedenti.
Il titanio si espande molto poco quando riscaldato. Nel punto in cui l'incorporamento a base di titanio viene utilizzato come "radice", non crescerà né si avvizzirà all'interno della bocca delle persone. Il dente incorniciato di recente rimarrà dove dovrebbe essere. Il titanio ha una conduttività termica pari a solo un quinto di quella dell'acciaio inossidabile, un terzo di quella dell'alluminio e la metà di quella del rame. Non aderirà alla struttura dei denti effettivi quando viene utilizzato come corona. La polpa dentale può essere protetta dagli stimoli del caldo e del freddo grazie al titanio.
Il titanio per colata di precisione viene utilizzato in odontoiatria perché ha un'elevata precisione dimensionale, nessun restringimento e nessuna bolla. A partire da ora, 4 titanio finanziariamente non adulterato (Cp Ti) sono utilizzati in modo univoco per applicazioni di inclusione dentale. Vanno in grado ASTM da 1 a 4. Hanno tutti basso grado di conducibilità elettronica, elevata opposizione all'erosione, stato termodinamico a valori di pH fisiologici, bassa propensione alla disposizione delle particelle in condizioni fluide e punto isoelettrico dell'ossido di 5-6.
La purezza diminuisce e la forza aumenta tra i gradi 1 e 4. Il titanio di grado 2 è la stella più conosciuta per le applicazioni di inclusione dentale. Ha una resistenza allo snervamento minima di 275 MPa che è equivalente agli acciai temprati austenitici bonificati. Quando è necessaria una maggiore resistenza, è possibile applicare anche la combinazione di titanio. Anche altre leghe, come Ti-6Al-4V, sono utilizzate in una varietà di contesti.
Strumenti chirurgici
La prima generazione di strumenti chirurgici era realizzata in acciaio al carbonio, ma le loro prestazioni non erano all'altezza di quelle dell'uso clinico dopo la galvanica. Portano spesso a infezioni. L'acciaio inossidabile di seconda generazione è austenitico, ma il contenuto di cromo è tossico e ha alcuni effetti sul corpo.
Le proprietà meccaniche e la duttilità sono le prime cose che devono essere prese in considerazione quando si realizzano strumenti chirurgici. Il metallo privilegia una flessibilità specifica per stare al passo con la forma richiesta senza arrendersi. Bisturi, pinzette e forbici sono esempi di strumenti chirurgici di base lunghi e sottili. Lo strumento richiede una certa quantità di forza per funzionare in sicurezza. Dovrebbero essere sufficientemente intensi e non rompersi durante una procedura medica. Per gli strumenti chirurgici, il modulo minimo richiesto è di 100 GPa. Il modulo del titanio è 116 GPa.
Durante l'attività della procedura medica, gli strumenti vengono presentati direttamente al tessuto vivente. È necessario avere resistenza alla corrosione, biocompatibilità e proprietà magnetiche. Il titanio non è velenoso per i tessuti umani. Non provocherà alcuna reazione insensibile. La sala operatoria sperimenta occasionalmente campi magnetici. Ad esempio, i raggi X creano un campo attraente di circa 1,5 Tesla. Questo campo attrattivo può influenzare gli strumenti attenti in diversi modi, tra cui: movimento dannoso causato dall'interazione dei campi magnetici (l'effetto missile), calore dello strumento causato dalla deposizione di energia a radiofrequenza (RF) e fotografia correlata allo strumento Il titanio è benessere dell'attività non attraente e affidabile. Poiché non è magnetico, elimina anche la possibilità di danneggiare i delicati impianti elettronici.
La sterilizzazione viene effettuata mediante getto di vapore caldo ad alta temperatura dopo l'intervento chirurgico. Diversi detergenti vengono utilizzati per pulire microbi e malattie. Le dimensioni e la qualità della superficie dello strumento non dovrebbero cambiare dopo ripetute pulizie. Inoltre, dovrebbero esserci pochi danni. Ogni volta che un chirurgo utilizza uno strumento, ne ha bisogno per funzionare correttamente. La resistenza alla corrosione del titanio e delle leghe di titanio è eccellente. Ultimo ma non meno importante, il peso ridotto del titanio lo rende ideale per la microchirurgia. La temperatura di lavoro può variare da 150 a 500 gradi Celsius. L'affaticamento del chirurgo può essere ridotto utilizzando strumenti chirurgici leggeri, specialmente per procedure lunghe.
Il titanio medico e le leghe di titanio sono metalli di alta qualità che vengono spesso utilizzati nelle apparecchiature mediche. I catodi laser, i trapani dentali e le pinze sono spesso prodotti utilizzando il titanio.
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Riferimenti: https://www.rsc.org/periodic-table/element/22/titanium
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9104688/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6369045/
