Glavne prednosti titana in titanovih zlitin na področju ortopedske medicine
1. Odlična biokompatibilnost: "Harmonično sobivanje" s telesom. Človeška tkiva skoraj ne zavračajo ali povzročajo alergijske reakcije na titan, prav tako ne povzroča vnetij. Njegova površina lahko naravno tvori stabilen in gost oksidni film, ki preprečuje nadaljnje sproščanje kovinskih ionov in zagotavlja dolgo-varno sobivanje z okoljem človeškega telesa. Idealne mehanske lastnosti: Močan in lahek "človeški skelet" z visoko specifično trdnostjo (visoka trdnost in majhna teža): Trdnost titanovih zlitin je primerljiva s trdnostjo mnogih visoko-trdnih jekel, vendar je njihova gostota (približno 4,5 g/cm³) le 60 % gostote jekla. To pomeni, da vsadek zagotavlja zadostno oporo, vendar lahko močno zmanjša obremenitev pacientovega telesa in poveča njegovo udobje. Nizek modul elastičnosti: "Togost in prožnost v harmoniji s kostmi" : Modul elastičnosti (togost) titanovih zlitin je bližje modulu elastičnosti (togosti) človeških kosti. Tradicionalne zlitine na osnovi nerjavečega jekla/-kobalta so pretrde in lahko povzročijo učinek "zaščite pred stresom" - kar pomeni, da vsadek nosi večino obremenitve, kar povzroči degeneracijo in ohlapnost okoliških kosti zaradi pomanjkanja stresne stimulacije. Titanove zlitine lahko dosežejo razumnejšo mehansko prevodnost in zaščitijo zdravje kosti. 3. Neprimerljiva odpornost proti koroziji: »Nesmrtni bojevnik« v telesu. Človeške telesne tekočine so jedko okolje, ki vsebuje kloridne ione. Titan s svojo gosto oksidno plastjo na površini je odporen proti koroziji telesnih tekočin in ostane stabilen dolgo časa. To pomeni, da vsadek ne bo odpovedal zaradi korozije niti ne bo povzročil dolgotrajnih{18}}strupenih in stranskih učinkov na telo s sproščanjem velike količine kovinskih ionov. 4. Odlična sposobnost predelave in biointegracija: popoln partner za aditivno proizvodnjo (3D-tiskanje): titanove zlitine so zelo primerne za izdelavo kompleksnih poroznih struktur s tehnologijo 3D-tiskanja. To je njegova revolucionarna prednost pred drugimi materiali. Sposobnost osteointegracije: S 3D-tiskanjem ali tehnologijo površinske obdelave je mogoče izdelati mikro-pore ali tri-tridimenzionalne porozne strukture na površini titanovih vsadkov. Človeško kostno tkivo lahko zraste v te pore in tvori trdno biološko fiksacijo, namesto da se zanaša zgolj na mehansko zaklepanje. To močno poveča-dolgoročno stabilnost vsadka. 5.. Odlična združljivost slike: kovinski titan ustvarja manj artefaktov pri rentgenskih-preiskavah, CT in slikanju z magnetno resonanco (MRI), kar je veliko boljše od zlitin na osnovi nerjavečega jekla in-kobalta. To zdravnikom zelo olajša jasne slikovne ocene položaja vsadka in stanja celjenja kosti po operaciji.
Glavne prednosti titana in titanovih zlitin na področju ortopedske medicine
1. Odlična biokompatibilnost: "Harmonično sobivanje" s telesom. Človeška tkiva skoraj ne zavračajo ali povzročajo alergijske reakcije na titan, prav tako ne povzroča vnetij. Njegova površina lahko naravno tvori stabilen in gost oksidni film, ki preprečuje nadaljnje sproščanje kovinskih ionov in zagotavlja dolgo-varno sobivanje z okoljem človeškega telesa. Idealne mehanske lastnosti: Močan in lahek "človeški skelet" z visoko specifično trdnostjo (visoka trdnost in majhna teža): Trdnost titanovih zlitin je primerljiva s trdnostjo mnogih visoko-trdnih jekel, vendar je njihova gostota (približno 4,5 g/cm³) le 60 % gostote jekla. To pomeni, da vsadek zagotavlja zadostno oporo, vendar lahko močno zmanjša obremenitev pacientovega telesa in poveča njegovo udobje. Nizek modul elastičnosti: "Togost in prožnost v harmoniji s kostmi" : Modul elastičnosti (togost) titanovih zlitin je bližje modulu elastičnosti (togosti) človeških kosti. Tradicionalne zlitine na osnovi nerjavečega jekla/-kobalta so pretrde in lahko povzročijo učinek "zaščite pred stresom" - kar pomeni, da vsadek nosi večino obremenitve, kar povzroči degeneracijo in ohlapnost okoliških kosti zaradi pomanjkanja stresne stimulacije. Titanove zlitine lahko dosežejo razumnejšo mehansko prevodnost in zaščitijo zdravje kosti. 3. Neprimerljiva odpornost proti koroziji: »Nesmrtni bojevnik« v telesu. Človeške telesne tekočine so jedko okolje, ki vsebuje kloridne ione. Titan s svojo gosto oksidno plastjo na površini je odporen proti koroziji telesnih tekočin in ostane stabilen dolgo časa. To pomeni, da vsadek ne bo odpovedal zaradi korozije niti ne bo povzročil dolgotrajnih{18}}strupenih in stranskih učinkov na telo s sproščanjem velike količine kovinskih ionov. 4. Odlična sposobnost predelave in biointegracija: popoln partner za aditivno proizvodnjo (3D-tiskanje): titanove zlitine so zelo primerne za izdelavo kompleksnih poroznih struktur s tehnologijo 3D-tiskanja. To je njegova revolucionarna prednost pred drugimi materiali. Sposobnost osteointegracije: S 3D-tiskanjem ali tehnologijo površinske obdelave je mogoče izdelati mikro-pore ali tri-tridimenzionalne porozne strukture na površini titanovih vsadkov. Človeško kostno tkivo lahko zraste v te pore in tvori trdno biološko fiksacijo, namesto da se zanaša zgolj na mehansko zaklepanje. To močno poveča-dolgoročno stabilnost vsadka. 5.. Odlična združljivost slike: kovinski titan ustvarja manj artefaktov pri rentgenskih-preiskavah, CT in slikanju z magnetno resonanco (MRI), kar je veliko boljše od zlitin na osnovi nerjavečega jekla in-kobalta. To zdravnikom zelo olajša jasne slikovne ocene položaja vsadka in stanja celjenja kosti po operaciji.
Trenutne vrste titanovih zlitin v uporabi in njihov razvoj
Trenutno razmeroma zrele vrste titanovih zlitin vključujejo zlitine Ti-6Al-4V in Ti-6Al-4VELI, ki se pogosto uporabljajo v materialih za vsadke. Vendar obe zlitini vsebujeta strupeni element vanadij in dolgotrajna uporaba lahko predstavlja potencialno nevarnost za človeško telo. Čeprav Mednarodna organizacija za standardizacijo in Mednarodni odbor za varnost medicinskih materialov še nista odredila prepovedi uporabe te zlitine, se uporaba Ti-6Al-4V v človeškem telesu postopoma zmanjšuje. Za rešitev tega problema je bilo mednarodno razvitih več medicinskih titanovih zlitin brez vanadija. Zlitina Ti-6Al-7Nb je bila razvita v Švici in dana v klinično uporabo. Tudi Kitajska ne zaostaja. Pekinški raziskovalni inštitut za barvne kovine in Baoji Nonferrous Metals Processing Factory sta skupaj razvila medicinsko titanovo zlitino brez vanadija, ki je prestala preizkus medicinske klinične uporabe. Ta projekt je leta 2001 prejel prvo nagrado za znanost in tehnologijo kitajske industrije barvnih kovin. Poleg tega obstajajo tudi zlitine Ti-5Al-2,5Fe iz Nemčije, zlitine Ti-5Al-1,5B iz Indije, zlitine Ti-15Mo-5Zr-3Al itd. Te nove zlitine ponujajo več možnosti za uporabo kovinskega titana v ortopediji.
Prihodnost in obeti titana in titanovih zlitin na ortopedskem medicinskem področju
Z nenehnim razvojem tehnologije se bodo titan in titanove zlitine globoko razvili na področju ortopedske medicinske oskrbe v smeri "natančne mehanske prilagoditve, raznolike funkcionalne integracije in prilagojene klinične uporabe", s čimer bodo postali osrednja sila, ki bo vodila inovacije ortopedske tehnologije regeneracije in popravljanja. Industrija titana bi morala izkoristiti to priložnost, povečati naložbe v raziskave in razvoj ter nenehno izboljševati kakovost in učinkovitost izdelkov. Medtem ko koristi družbi in lajša trpljenje pacientov, lahko spodbuja tudi lasten razvoj in doseže-win-win položaj socialnih in gospodarskih koristi. Verjame se, da bo v prihodnosti kovina titan igrala pomembnejšo vlogo na področju ortopedije in bo bolj prispevala k zdravju ljudi.
