Addasrwydd Deunyddiau Titaniwm i'r Dynol

Er mwyn arsylwi ymateb ïonau metel i addasrwydd y corff dynol, yn y labordy, celloedd ffibroblast ysgyfaint llygoden arbrofol feddygol Tsieineaidd (celloedd V79) a llygoden (20-llygod ôl-enedigol dydd) meinwe celloedd ffibroblast (celloedd I929). ), ac ati, defnyddio celloedd sy'n sensitif i ïonau metel i gynnal dulliau gwerthuso addasrwydd celloedd. Mae'r ïonau elfen unigol a ddarperir gan yr asiantaeth weinyddol annibynnol Technoleg Gwerthuso Cynnyrch Sefydliad Sylfaenol (Pwyllgor Technegol ar gyfer Safoni Gwerthuso Biolegol Dyfeisiau Meddygol) yn effeithiol yn y corff dynol (corff biolegol). ) adweithiau a'u rhannu'n 3 grŵp fel y dangosir yn Ffigur 1.

Mae'r rhai mwyaf gwenwynig yn cynnwys vanadium (V), nicel (Ni), copr (Cu), ac ati. Pan fydd yr elfennau uchod yn bresennol mewn rhannau fesul miliwn (×{{{{}}}), bydd celloedd yn marw o fewn a cyfnod byr o amser. Gan gymryd vanadium (V) a nicel (N) fel enghraifft, dangosir y canlyniadau arbrofol mewn celloedd V79 yn Ffigur 2. Dangosodd canlyniadau'r prawf trochi un wythnos pe bai'r crynodiad nicel tua 10 × 10-6 (Cyfieithydd Nodyn pm=rhannau fesul miliwn), byddai pob cell yn marw. Mewn cymhariaeth, roedd y cynnwys fanadium (V) dau ddigid yn is ar 0.6 Mae tua ×10-6 yn golygu bod pob cell wedi marw. Yn ail, pan gafodd meinweoedd caled (esgyrn) a meinweoedd meddal (cyhyrau) anifeiliaid bach fel llygod mawr a chwningod eu claddu mewn dalennau metel i'w profi, mae'n rhaid bod y metelau hynod wenwynig hyn mewn cysylltiad â'r meinweoedd caled (esgyrn) ill dau. a meinweoedd meddal (cyhyrau). Mae rhai yn achosi necrosis.

a-Y berthynas rhwng egni ffurfio poblogaeth celloedd V79 a chrynodiad ïon nicel (Ni);

b-Y berthynas rhwng egni ffurfio poblogaeth celloedd V79 a chrynodiad ïon vanadium (V).

Mae'r grŵp arall yn dynodi anaf. Yn y cyflwr wedi'i fewnblannu a'i amgáu, mae adwaith biolegol yn cael ei ffurfio ar y meinwe ffibrog yn y safle cyswllt sy'n cael ei ollwng allan o'r corff. Mae haearn, alwminiwm, aur, arian, ac ati i gyd yn ymddwyn fel hyn. Mae deunyddiau metel cyffredinol fel dur di-staen SUS 304L, dur di-staen SUS 36L ac aloion cobalt-cromiwm i gyd yn perthyn i'r math hwn. Nid yw'r darn metel sydd wedi'i ymgorffori yn y meinwe caled yn asio â'r celloedd asgwrn. Pan berfformiwyd y prawf echdynnu ychydig wythnosau'n ddiweddarach, fe'i tynnwyd allan yn esmwyth heb wrthwynebiad.

Rhaid i'r trydydd grŵp gael yr adwaith lleiaf ag organebau byw. Pan gaiff ei fewnblannu neu ei atodi, mae titaniwm (Ti), zirconium (Zr), niobium (Nb), tantalum (Ta) a platinwm (Pt) yn addas. Pan fydd y metelau hyn yn cael eu mewnblannu neu eu cysylltu â'r corff, maent wedi'u hintegreiddio'n agos â chelloedd a meinweoedd meinweoedd caled a meddal, gan ddangos ffenomen somatization.

Yn y modd hwn, mae titaniwm yn bendant yn llai niweidiol i organebau byw ac mae'n fetel diogel. Wrth ddefnyddio aloi titaniwm, yn dibynnu ar yr elfennau aloi a ddefnyddir, mae'r ymwrthedd cyrydiad yn is na thitaniwm pur. Pan fydd cyrydiad yn digwydd, gellir diddymu ei elfennau. Mae angen dewis elfennau aloi sy'n gwrthsefyll cyrydiad ac nad ydynt yn niweidiol. Ymhlith aloion titaniwm, mae aloi Ti{{2}AI-4V wedi cael ei ddefnyddio ers amser maith mewn gweithgynhyrchu awyrennau ac offer peirianneg sy'n gwrthsefyll dŵr môr, ac mae ganddo nifer fawr o achosion defnydd. Yn y diwydiant meddygol, mae'r defnydd o aloion math ELI sydd â gwrthiant cyrydiad rhagorol (cynnwys isel o haearn, ocsigen a hydrogen) wedi'i gyflwyno ers amser maith. Fodd bynnag, yn yr ymchwil a datblygiad diweddar o aloion titaniwm ar gyfer mewnblaniadau ac atodiadau, yn seiliedig ar adroddiadau ar briodweddau difrod yr uned sengl, mae'r aloi Ti-13Nb-13Zr wedi'i safoni trwy ddisodli vanadium ( V) gyda niobium heb ei glwyfo (Nb). (ASTM, ISO). Mae aloi ffafriol hefyd sy'n rhyddhau alwminiwm yn weithredol ac ar fin cael ei lansio.

Fel y safon ASTM Americanaidd (cod F) ar gyfer defnydd meddygol, mae'n cyfateb i safon y byd yn Ewrop. Cafodd y safon ISO a safon ASTM eu cyfuno a'u huno i safon Ewropeaidd. Mae Japan yn datrys ei safonau domestig, gan gymryd y safonau sy'n cyfateb i ASTM ac ISO, ac yn dechrau llunio safonau yn seiliedig ar safonau ISO.

Mae'r deunyddiau titaniwm a nodir yn safonau ASTM a ddefnyddir mewn mewnblaniadau ac atodiadau a gynrychiolir gan gymalau pen-glin artiffisial, cymalau clun (gan gynnwys pennau femoral), ac ati wedi'u rhestru yn Nhabl 1 yn ôl eu siapiau. Am gyfnod hir, mae titaniwm pur ac aloion Ti-6AI{-4V, gan gynnwys deunyddiau powdr, wedi'u gwneud yn gydrannau a rhannau o siapiau amrywiol.

Y rhannau lle mae deunyddiau titaniwm yn cael eu defnyddio'n eang yw cymalau femoral artiffisial, cymalau pen-glin artiffisial, platiau esgyrn, ac ati, sy'n addas ar gyfer llawdriniaeth orthopedig. dadffurfio llid ar y cyd
Rhewmatiaeth [wedi'i drawslythrennu fel "Liumaqizim", sy'n golygu poen difrifol yn y cymalau a'r cyhyrau, ac mae hefyd yn glefyd alergaidd - nodyn cyfieithydd] ac achosion eraill o boen difrifol, gan arwain at anhawster cerdded, a all cleifion sy'n dioddef o'r clefyd hwn ddileu poen yn llwyr a gallu cerdded trwy lawdriniaeth gosod cymal clun artiffisial a chymal pen-glin artiffisial newydd. Yn Japan, cynhelir 80,000 llawdriniaethau gosod cymal clun artiffisial a 40,000 llawdriniaethau gosod cymal pen-glin artiffisial mewn blwyddyn (ystadegau 2005). Yn y dyfodol, gyda dyfodiad cymdeithas sy'n heneiddio, gellir disgwyl pa gyfradd twf canrannol a ddefnyddir i ateb y galw hwn.

Nid yw titaniwm yn addas ar gyfer pob rhan artiffisial ar y cyd. Mewn rhannau ar y cyd, nid yw rhannau sy'n swingio'n aml yn addas oherwydd bod titaniwm yn hawdd ei wisgo (mae cerameg ac aloion cobalt yn addas), a dylid defnyddio aloion titaniwm ar gyfer rhannau wedi'u mewnblannu. Er mwyn ei integreiddio'n gyflym â'r asgwrn biolegol, rhaid gwneud wyneb yr aloi titaniwm yn anwastad a'i orchuddio â synwyryddion esgyrn fel apatite (Apatite) a biowydr. Yn ogystal, defnyddir hoelion intramedullary aloi titaniwm a phlatiau aloi titaniwm ar gyfer gosod torasgwrn. Mae Ffigur 3 yn dangos enghreifftiau amrywiol o fewnblannu ac ymlyniad.

Mae tuedd gynyddol hefyd ym maes deintyddiaeth gyda'r defnydd o fewnblaniadau ac ategolion. Mae swm y titaniwm a ddefnyddir yn fach, ac fe'i gwneir o ditaniwm pur, aloi titaniwm, ac aloi cof siâp TiNi. Mae ei siapiau'n cynnwys math plât, math o edau, math llawes, a math o fasged fel y dangosir yn Ffigur 4. Mae'r rhannau a'r cydrannau hyn yn cael eu gyrru'n uniongyrchol i'r asgwrn gên i'w gosod ar y rhan gwm wedi'i fewnblannu, ac maent wedi'u gorchuddio â apatite sy'n cynrychioli cyfansoddiad esgyrn. Yn gyffredinol, mae titaniwm yn addas iawn ar gyfer mewnblaniadau metel mewn dannedd. Mae dau ddull: castio manwl gywir a ffurfio superplastig. O'i gymharu â'r defnydd blaenorol o aloion cobalt a chromiwm, mae'n ysgafnach o ran pwysau ac nid yw'n achosi newid arogl mewn bwydydd asidig. Gan fod y defnydd o ddeunyddiau titaniwm y tu allan i gwmpas diagnosis a thriniaeth yswiriant iechyd, mae'r pris yn eithaf drud.

Fel mewnblaniad (claddu) neu affeithiwr ar gyfer meddygaeth fewnol, pan fo claf yn dioddef o guriad calon isel, gellir mewnblannu (claddu) rheolydd calon (Pacemaker--dyfais cyfangiad fentriglaidd awtomatig) i ysgogi'r galon. Dyfais sy'n sicrhau'r nifer arferol o guriadau calon - Nodyn Cyfieithydd). Mae gwifren electrod wedi'i fewnosod o'r wythïen subclavian i'r galon. Mae'r electrod hwn yn mewnbynnu signalau electronig i'r rheolydd calon, sy'n dod yn rheolydd calon. Yn ddiweddar, mae gan y cynnyrch rheolydd calon fàs o 20g a thrwch o 6mm. Mae mor fach fel ei fod wedi'i gysylltu â gwifrau electrod ac wedi'i fewnosod o dan y croen. Mae'r batri a'r gylched reoli wedi'u pacio i mewn i gynhwysydd bach (blwch), sy'n gynnyrch titaniwm pur nad yw'n niweidiol i organebau byw. Rhaid cynnal bywyd y batri o leiaf 6 blynedd, felly mae'n ofynnol i'r cynhwysydd bach hwn (blwch) gael sefydlogrwydd a diogelwch hirdymor. Nawr, mae bron i 5,000 o bobl yn Japan wedi elwa.

Gellir gweld canlyniadau triniaeth titaniwm hefyd mewn offer llawfeddygol. Yn enwedig mewn niwrolawdriniaeth hirdymor o fwy na 10 awr, mae'n ofynnol hefyd i gefeiliau fod yn ysgafn, a rhaid gwneud gefeiliau hemostatig a gefeiliau hemostatig eraill o ditaniwm. Mae llawer o offer triniaeth ddeintyddol, megis mewnblaniadau, offer llawfeddygol ar gyfer atodi, a dirgrynwyr ar gyfer tynnu tartar, wedi'u gwneud o ditaniwm. Yn ogystal â mewnblaniadau (claddedigaethau) ac atodiadau, mae offer cynorthwyol a chadeiriau olwyn hefyd yn cael eu gwneud o ditaniwm. Pan fydd rhan o fraich neu goes ar goll oherwydd salwch neu ddamwain, rhaid gwneud aelod prosthetig i adfer gweithrediad. Gan fod y brif ran wedi'i gwneud o fetel, rhaid iddo fod yn ysgafn, yn wydn (gwrthsefyll cyrydiad yn bennaf a gwrthsefyll difrod blinder), ac o ran cydnawsedd biolegol (Ni, Cr, ac ati), mae'n cael ei gymhwyso. O ran cadeiriau olwyn, y prif nod yw lleihau pwysau'r gadair olwyn gyfan, felly mae rhai yn defnyddio titaniwm ym mron pob rhan fetel megis fframiau ac olwynion.