L'aliatge de titani és sovint considerat com el "metall universal" en aplicacions biomèdiques, que cobreix gairebé tots els camps de la medicina moderna, des d'implants ortopèdics fins a restauracions dentals, des de stents cardiovasculars fins a instruments quirúrgics.
Per què els metalls aparentment habituals poden travessar el cos humà de manera "invisible" i coexistir pacíficament amb els nostres teixits? Quina "màgia biològica" màgica posseeix? D'on ve aquesta màgia? Explorem la veritat en aquest article.
Des d'avions de combat fins a cossos humans, la magnífica transformació de l'aliatge de titani
La història de l'aliatge de titani va començar a la indústria de l'aviació. A la dècada de 1940, els científics van descobrir accidentalment que aquest metall utilitzat per fabricar avions de caça en realitat es portava bé amb els ossos dels animals.
A la dècada de 1950, els aliatges de titani van entrar oficialment a la indústria mèdica. El producte estrella inicial Ti-6Al-4V (que conté un 6% d'alumini i un 4% de vanadi) va funcionar bé, però els metges van trobar que l'element de vanadi que hi havia pot comportar riscos per a la salut. Així, els científics de materials van començar a "formular noves fórmules" i substituir el vanadi per niobi més segur, desenvolupant nous aliatges com el Ti-6Al-7Nb.
Els científics poden personalitzar els aliatges de titani adequats a les diferents necessitats mèdiques ajustant les proporcions d'"ingredients" com ara alumini, vanadi, niobi, etc. Actualment, la família d'aliatges de titani s'ha desenvolupat en tres grans sectes:
Tipus alfa: alta estabilitat però força moderada
Tipus beta: el més elàstic i més proper als ossos reals
+ tipus: Equilibra força i duresa
En el món dels materials mèdics, l'aliatge de titani és com un jugador -tot - resistent i lleuger, i capaç de conviure harmoniosament amb el cos humà.
Biocompatibilitat perfecta. Quina és la por més gran si poses un tros de metall al teu cos? És cert, és una reacció de rebuig. Però l'aliatge de titani pot conviure pacíficament amb el cos humà, gràcies a la seva especial habilitat de generar automàticament una pel·lícula protectora (capa de diòxid de titani). És gairebé insoluble en l'entorn humà, pot bloquejar eficaçment l'alliberament d'ions metàl·lics i no es corroirà pels fluids corporals, ni és fàcil provocar atacs del sistema immunitari.
La capa de pel·lícula és capaç d'adsorbir calci i fosfat, millorant la nucleació d'hidroxiapatita, que és un component inorgànic primari dels ossos i les dents humans, i permetent que les cèl·lules òssies s'adhereixin directament a la superfície de titani per formar una "fusió biològica". D'altra banda, se sap que l'acer inoxidable i els aliatges de crom cobalt alliberen ions de níquel i crom a un ritme lent que poden provocar reaccions al·lèrgiques o tòxiques. Normalment estan envoltats de teixit fibrós i no poden ser realment biocompatibles.
Fort i lleuger. La segona superpotència de l'aliatge de titani són les seves propietats mecàniques. Els metges han descobert que el material d'implant ideal hauria de tenir dues característiques - prou resistents per suportar les activitats diàries i prou elàstic per estar a prop dels ossos reals. L'aliatge de titani compleix perfectament aquests requisits.
En primer lloc, és lleuger, amb una densitat només la meitat de la de l'acer, però la seva resistència és similar; En segon lloc, la seva elasticitat és moderada. El nou aliatge de titani té un mòdul elàstic d'aproximadament 60 GPa (gigapascal), molt proper als 30 GPa de l'os humà; En tercer lloc, és resistent a la fatiga, es pot doblegar milions de vegades sense fracturar-se.
Per què el cos humà no rebutja l'aliatge de titani?
L'aliatge de titani ha trobat una gran aplicació en el camp mèdic contemporani a causa de les seves excel·lents propietats globals, com ara restauracions dentals, stents cardiovasculars, implants ortopèdics, etc. Aleshores, per què el cos humà no rebutja l'aliatge de titani? Això comença amb un camp interdisciplinari en desenvolupament a la interfície del teixit ossi i la regulació immune: la immunologia òssia.
Sol·licita un pressupost
Correu electrònic:bjcxtitanium@gmail.com
Whatsapp:+8613571718779
