Adaptabilidade dos materiais de titânio ao ser humano

A fim de observar a resposta dos íons metálicos à adaptabilidade do corpo humano, em laboratório, células fibroblásticas de pulmão de camundongo experimental médico chinês (células V79) e tecido de células de fibroblastos de camundongo (20-dia pós-natal) (células I929) ), etc., usam células sensíveis a íons metálicos para conduzir métodos de avaliação de adaptabilidade celular. Os elementos individuais fornecidos pela agência administrativa independente Organização Básica de Tecnologia de Avaliação de Produtos (Comitê Técnico para Padronização de Avaliação Biológica de Dispositivos Médicos) são eficazes no corpo humano (corpo biológico). ) reações e divididos em 3 grupos conforme mostrado na Figura 1.

Os mais tóxicos incluem vanádio (V), níquel (Ni), cobre (Cu), etc. Quando os elementos acima estão presentes em partes por milhão (×{{0}}), as células morrerão dentro de um curto período de tempo. Tomando vanádio (V) e níquel (N) como exemplo, os resultados experimentais em células V79 são mostrados na Figura 2. Os resultados do teste de imersão de uma semana mostraram que se a concentração de níquel fosse em torno de 10×10-6 (Nota do tradutor pm{6}}partes por milhão), todas as células morreriam. Em comparação, o conteúdo de vanádio (V) foi dois dígitos menor, em torno de 0,6 ×10-6 significa que todas as células estão mortas. Em segundo lugar, quando os tecidos duros (ossos) e tecidos moles (músculos) de pequenos animais, como ratos e coelhos, foram enterrados em folhas de metal para testes, é necessário que estes metais altamente tóxicos estejam em contacto tanto com os tecidos duros (ossos) como com os tecidos duros (ossos). e tecidos moles (músculos). Alguns causam necrose.

a-A relação entre a energia de formação da população de células V79 e a concentração de íons níquel (Ni);

b-A relação entre a energia de formação da população de células V79 e a concentração de íons vanádio (V)

O outro grupo indica lesão. No estado implantado e anexado, uma reação biológica é formada no tecido fibroso no local de contato que é expelido para fora do corpo. Ferro, alumínio, ouro, prata, etc., todos se comportam dessa maneira. Materiais metálicos em geral, como aço inoxidável SUS 304L, aço inoxidável SUS 36L e ligas de cobalto-cromo, todos pertencem a esse tipo. A peça metálica incrustada no tecido duro não se funde com as células ósseas. Quando o teste de extração foi realizado algumas semanas depois, ele foi retirado suavemente e sem resistência.

O terceiro grupo deve ter a menor reação com os organismos vivos. Quando implantados ou fixados, são adequados titânio (Ti), zircônio (Zr), nióbio (Nb), tântalo (Ta) e platina (Pt). Quando esses metais são implantados ou fixados no corpo, eles ficam intimamente integrados às células e tecidos dos tecidos duros e moles, apresentando um fenômeno de somatização.

Desta forma, o titânio é definitivamente menos prejudicial aos organismos vivos e é um metal seguro. Ao utilizar liga de titânio, dependendo dos elementos de liga utilizados, a resistência à corrosão é inferior à do titânio puro. Quando ocorre corrosão, seus elementos podem ser dissolvidos. É necessário selecionar elementos de liga que sejam resistentes à corrosão e não prejudiciais. Entre as ligas de titânio, a liga Ti-6AI-4V é usada há muito tempo na fabricação de aeronaves e em equipamentos de engenharia resistentes à água do mar, e tem um grande número de casos de uso. Na indústria médica, o uso de ligas do tipo ELI com excelente resistência à corrosão (baixo teor de ferro, oxigênio e hidrogênio) foi introduzido há muito tempo. No entanto, na recente pesquisa e desenvolvimento de ligas de titânio para implantes e acessórios, com base em relatórios sobre as propriedades de dano da unidade única, a liga Ti-13Nb-13Zr foi padronizada substituindo o vanádio ( V) com nióbio não ferente (Nb). (ASTM,ISO). Há também uma liga favorável que descarrega ativamente o alumínio e está prestes a ser lançada.

Por ser o padrão americano ASTM (código F) para uso médico, é equivalente ao padrão mundial na Europa. A norma ISO e a norma ASTM foram consolidadas e fundidas numa norma europeia. O Japão está classificando seus padrões nacionais, adotando os padrões correspondentes à ASTM e ISO, e começando a formular padrões baseados nos padrões ISO.

Os materiais de titânio estipulados nas normas ASTM utilizados em implantes e acessórios representados por articulações artificiais de joelho, articulações de quadril (incluindo cabeças femorais), etc. estão listados na Tabela 1 de acordo com seus formatos. Por muito tempo, titânio puro e ligas de Ti{1}}AI-4V, incluindo materiais em pó, foram transformados em componentes e peças de vários formatos.

As partes onde os materiais de titânio são amplamente utilizados são articulações femorais artificiais, articulações artificiais de joelho, placas ósseas, etc., que são adequadas para cirurgia ortopédica. inflamação articular deformante
Reumatismo [transliterado como "Liumaqizim", que significa dor intensa nas articulações e músculos, e também é uma doença alérgica - nota do tradutor] e outras causas de dor intensa, resultando em dificuldade para caminhar, serão Pacientes que sofrem desta doença podem eliminar completamente a dor e ser capaz de passar por cirurgias de substituição artificial da articulação do quadril e da articulação do joelho. No Japão, 80,{2}} cirurgias de substituição artificial da articulação do quadril e 40,{4}} cirurgias de substituição artificial da articulação do joelho são realizadas em um ano (estatísticas de 2005). No futuro, com a chegada de uma sociedade envelhecida, pode-se esperar que percentagem de crescimento será utilizada para satisfazer esta procura.

O titânio não é adequado para todas as peças de juntas artificiais. Nas peças articuladas, as peças que oscilam frequentemente não são adequadas porque o titânio é fácil de desgastar (cerâmicas e ligas de cobalto são adequadas), e ligas de titânio devem ser usadas para peças implantadas. Para integrá-lo rapidamente ao osso biológico, a superfície da liga de titânio deve ser irregular e revestida com sensores ósseos como apatita (apatita) e biovidro. Além disso, hastes intramedulares de liga de titânio e placas de liga de titânio são utilizadas para fixação de fraturas. A Figura 3 mostra vários exemplos de implantação e fixação.

Há também uma tendência crescente na área da odontologia com o uso de implantes e acessórios. A quantidade de titânio usada é pequena e é feita de titânio puro, liga de titânio e liga com memória de forma TiNi. Seus formatos incluem tipo placa, tipo rosca, tipo manga e tipo cesto conforme mostrado na Figura 4. Essas peças e componentes são cravados diretamente no osso maxilar para serem fixados na parte gengival implantada e são revestidos com apatita que representa a composição óssea. Geralmente, o titânio é muito adequado para implantes metálicos em dentes. Existem dois métodos: fundição de precisão e conformação superplástica. Comparado com o uso anterior de ligas de cobalto e cromo, é mais leve e não causa alteração de odor em alimentos ácidos. Como o uso de materiais de titânio está fora do escopo do diagnóstico e tratamento do seguro saúde, o preço é bastante caro.

Como implante (enterrado) ou acessório para medicina interna, quando um paciente sofre de batimentos cardíacos baixos, um marca-passo (Pacemaker--um dispositivo automático de contração ventricular) pode ser implantado (enterrado) para estimular o coração. Um dispositivo que garante o número normal de batimentos cardíacos - Nota do Tradutor). Um fio eletrodo é inserido da veia subclávia até o coração. Este eletrodo envia sinais eletrônicos para o marca-passo, que se torna o marca-passo. Recentemente, o marcapasso tem massa de 20g e espessura de 6mm. É tão pequeno que é conectado a fios de eletrodos e embutido sob a pele. A bateria e o circuito de controle são embalados em um pequeno recipiente (caixa), que é um produto de titânio puro que não é prejudicial aos organismos vivos. A vida útil da bateria deve ser mantida em no mínimo 6 anos, portanto, este pequeno recipiente (caixa) deve ter estabilidade e segurança a longo prazo. Agora, quase 5.{8}} pessoas no Japão foram beneficiadas.

Os resultados do tratamento com titânio também podem ser vistos em instrumentos cirúrgicos. Especialmente em neurocirurgia de longo prazo de mais de 10 horas, as pinças também devem ser leves, e as pinças hemostáticas e outras pinças hemostáticas devem ser feitas de titânio. Muitos equipamentos de tratamento odontológico, como implantes, instrumentos cirúrgicos para fixação e vibradores para remoção de tártaro, são feitos de titânio. Além de implantes (sepulturas) e acessórios, equipamentos assistenciais e cadeiras de rodas também estão sendo feitos de titânio. Quando parte de um membro está faltando devido a doença ou acidente, uma prótese deve ser feita para restaurar a função. Como a parte principal é feita de metal, ela deve ser leve, durável (principalmente resistência à corrosão e resistência aos danos por fadiga) e em termos de compatibilidade biológica (Ni, Cr, etc.), está sendo aplicada. Em termos de cadeiras de rodas, o principal objetivo é reduzir o peso de toda a cadeira de rodas, por isso alguns utilizam titânio em quase todas as peças metálicas, como quadros e rodas.