آلیاژهای تیتانیوم زیست پزشکی: وضعیت توسعه و تحقیق

مواد فلزی اولین مواد سنتی در تاریخ توسعه زیست پزشکی بشر برای ترمیم زخم و درمان ارتوپدی هستند. از دهه 1930، آلیاژ CoCr و فولاد ضد زنگ به طور متوالی در زمینه پزشکی مورد استفاده قرار گرفتند و به مواد فلزی سنتی فعلی برای درمان پزشکی تبدیل شدند. در دهه 1940، تیتانیوم زیست پزشکی با عملکرد برتر مورد مطالعه قرار گرفت و امکان بالینی آن را نشان داد. آلیاژهای تیتانیوم زیست پزشکی 3 فرآیند را تجربه کرده اند، از تیتانیوم خالص، تیتانیوم Ti-6Al-4V، و تیتانیوم بهبود یافته تا مدول پایین:

◆1950-1980: برای اولین بار از تیتانیوم خالص در زمینه زیست پزشکی استفاده شد و زیست سازگاری خوب تایید شد. Ti{1}}Al-4V به طور گسترده در تعمیر یا جایگزینی مواد جراحی استفاده می شود.

◆1980-1990: تایید شد که V و Al عناصر سمی و دارای عوارض جانبی بر روی موجودات هستند. نسل دوم آلیاژ تیتانیوم پزشکی جدید بهبود یافته با Nb و Fe جایگزین V توسعه یافته است.

◆1990 - حال حاضر: آلیاژ تیتانیوم Ti13Nb13Zr با زیست سازگاری بهتر و مدول الاستیک کمتر در اوایل دهه 1990 توسعه یافت، زیست پزشکی با خواص عالی از آن زمان افتتاح شد و توسعه و استفاده از آلیاژهای تیتانیوم آغاز شد.

چین تحقیقات و کاربرد مواد آلیاژی تیتانیوم پزشکی را در دهه 1970، از طریق تحقیقات مشابه قبلی در مورد Ti-6Al-4V، Ti-6Al-7Nb، آغاز کرده است. و آلیاژهای تیتانیوم پزشکی ti-5al-2.5fe، در اوایل سال 1999، مؤسسه تحقیقاتی فلزات غیر آهنی شمال غرب اولین آلیاژ تیتانیوم پزشکی جدید TAMZ (Ti{9}}.5Al{{{{{ 11}}.5Mo-2.5Zr) همان ویژگی های جامع Ti-6Al-7Nb را دارد.

در سال 2005، مؤسسه فلزات غیرآهنی شمال غرب، 2 مدول جدید با استحکام بالا و پایین در نزدیکی Tizrmonb (TLE) و Ti Zr Sn Mo Nb (TLM) آلیاژهای تیتانیوم پزشکی هستند. مؤسسه فلزات آکادمی علوم چین همچنین یک مدول کم جدید در نزدیکی آلیاژ تیتانیوم ti-24nb-4zr-7.6sn (Ti 2448) ایجاد کرده است. علاوه بر این، مؤسسه فلزات غیرآهنی پکن، مؤسسه فناوری هاربین، دانشگاه شمال شرقی، دانشگاه تیانجین و سایر واحدها نیز در حال انجام تحقیقات جدید و اساسی مرتبط با نوع آلیاژ تیتانیوم هستند.

بر اساس شرایط ملی چین، چین کشوری بزرگ با حدود 1.3 میلیارد نفر و 60 میلیون معلول است و چین در حال قدم گذاشتن در جامعه ای پیر است. بنابراین، تهیه تعداد زیادی مواد و دستگاه های زیست پزشکی با کیفیت بالا برای تشخیص و درمان بالینی ضروری است. با این حال، تحقیقات روی ایمپلنت های پزشکی در چین نسبتا دیر شروع شد. در حال حاضر نزدیک به نیمی از مفاصل مصنوعی نیاز به واردات دارند، در حالی که بیش از 90 درصد ایمپلنت‌های دندانی و برخی از ایمپلنت‌های سطح بالا از محصولات وارداتی استفاده می‌کنند که بسیار گران‌قیمت است و تحمل آن‌ها برای مردم عادی کارگر سخت است. بنابراین، توسعه آلیاژهای تیتانیوم جدید با مدول الاستیک غیر سمی، کم و قیمت پایین موضوعی قابل مطالعه است.