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钛应用于医学医疗方面的优势

作者:本站      发布时间:2022-03-09      浏览:350

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钛具有优良的耐蚀性及人体亲和性,强度高,比强度大,外科手术中,植入物的强度水平应高于自然骨,钛及钛合金的屈服强度为207-1379MPa,而自然骨为83-117MPa,故能够满足性能要求。无磁;导热系数小,仅为钢的1/5,铝的1/3,铜的1/2;线膨胀系数小,为碳钢的1/5,为不锈钢的一半;植入物和自然骨之间弹性模量的协调,对于延长使用寿命至关重要,自然骨必须弯而不断。骨的低弹性模量约为16.5×103MPa,而钛为钴和不锈钢之半,即102.7-113.3×103MPa。钛的弹性模量低,对于人体接受植入件非常重要,同时减少了结合界面上的附加应力,延长了系统的使用寿命。抗阻尼性低;耐热性好,在500℃左右仍能保持良好的机械性能;耐腐蚀性能好。钛在牙科、人体移植、人体矫形外科方面,以及在制药设备、医疗器械等方面应用提供了条件和基础,具有较好的前景。目前,主要应用的钛合金有:纯钛,Ti-6Al-4V,Ti-6Al-4VELI,Ti-6Al-7Nb,新型β型钛合金,Ti-Ni合金等。本文探讨的就是钛在这些方面的应用。

1.钛材在制药工业中应用:钛在制药业中主要用于制作容器、反应器和加热器等。制药生产中,设备经常要接触盐酸、硝酸、硫酸等无机酸、有机酸及其盐类,设备因腐蚀经常损坏,同时因钢制设备带来的铁离子污染影响了产品质量,采用钛制设备则能解决这些问题。例如,青霉素酯化釜、糖化罐、氯霉素薄膜蒸发器,安乃近反应器、米吐尔过滤器、硫酸二甲酯冷却器、药液过滤器等,都有选钛材的先例,所生产的药液的数量和质量都不断提高,而且质量完全符合中国药典的规定。

钛在医疗器械中的应用:钛及钛合金具有良好的耐蚀性,钛无毒、无磁性,是医疗器械良好的选用材料。

2.在手术器械的发展史上,第一代手术器械多用碳钢制做,由于电镀后的性能达不到临床使用要求而被淘汰。第二代为奥氏体、铁素体和马氏体不锈钢手术器械,但不锈钢成分中铬有毒性,脱落的镀铬层对人体有一定影响,因此,出现了第三代——钛手术器械[3]。钛具有的重量轻特性,使之特别适于作显微外科手术。钛具有耐腐蚀、弹性好、不变形等,耐反复的清洗、消毒表面质量不受影响;无磁性,能够排除对微小、敏感植入电子器械的破坏威胁等特性,使钛手术器械应用越来越广[3]。目前已用来制作手术刀片、止血钳、剪刀、电动骨钻、镊子等等。在医疗器械中钛制血管缝合针、胸骨缝合线,心脏外科手术器械之一的氧气过滤器的钛过滤片,心电图机中用钛做电极,体外培养机中用钛做培养器;医用超声粉碎机的探头,血液运输箱自动控制器,以及用于眼科手术钛器械等,目前使用情况均良好。

3.钛及钛合金的牙科应用:牙外科使用的金属,从二十世纪二十年代的汞合金及金属牙冠等开始,六十年代主要使用金、银、钯合金,七十年代以后不锈钢成为牙齿矫正用永久性和可拆卸器械最常用的材料,九十年代钛铸造技术得以推广应用。牙科利用钛精铸机铸造有尺寸精度高、无气泡及缩孔等特点在用于人体硬组织修复的金属材料中,钛的弹性模量与人体组织最接近,这可以减轻金属种植体与骨组织之间的机械不适应性。钛的热导率是所有牙科修复用金属材料中最低的,见表1热导率低可以减轻对带齿冠牙齿牙髓的热刺激,对牙齿修复很重要。钛制嵌体、全冠等具有保护牙髓,避免冷热刺激的作用。牙科用钛在材质方面,原多为纯钛,但其强度不足,难以研磨,存在耐磨性差,易产生铸造缺陷及质量不稳定等特点。钛合金强度较高,最常用的是Ti-6Al -4V合金,但由于金属V对人体有害,改用Nb代替V,研制成功Ti-6Al-7Nb合金,它具有优良的耐蚀性,且对人体基本无害,还具有塑性强、研磨性优良等其它优点,已取得了ASTM标准认可。目前超弹性Ti-Ni合金正推广应用于牙齿矫直。从二十世纪八十年代起发达国家就开始研究钛在口腔修复中的应用,首先用于牙种植,以后又用于义齿支架、冠桥和牙正丝,目前钛可作牙冠、冠钉、固定桥、烤瓷桥、粘结桥、义齿卡环、基托、连接装置和加强装置,几乎义齿所有金属部件都可用钛来制作。钛及钛合金的研究已成为牙科应用合金研究的一个热点。钛合金烤瓷牙能很好的恢复牙体形态和功能,且强度高,外形美观,色泽稳定,表面光滑、耐磨损、耐腐蚀,是一种永久的修复体,适用于一切固定牙,尤其是它的生物相容性好,对镍离子敏感的人比较适合,现已被广泛推广应用于牙的修复。