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          鈦合金設備在制藥工業、醫療器械等民生領域的應用

          2022-02-11

          人工關節及人工骨替代材料應具備以下幾個基本性質:輕質高強材料,具有生物相容性、耐蝕性,植入物在體內所發生的組織反應不引起材料的劣化,重復應力引起的疲勞、破損少等性質。金屬植入體重要的性能是成形型、機加性和拋光性,在預期的壽命期內必須保持功能,在經受疲勞、磨耗、腐蝕和沖擊載荷時不會劣化,鈦及鈦合金符合全部上述要求。早期使用的牙托粉、聚丙烯、有機玻璃等人工關節材料的強度低、易折、生物相容性較差。后來改用不銹鋼,但不銹鋼的比重較大,約為人體骨骼比重的2倍,而且在體內受體液作用會出現腐蝕和斷裂。Co-Cr合金也是一種很好的人工關節材料,但遺憾的是,鈷、鉻元素均對人體有毒。而鈦和鈦合金的比重?。ㄅc人骨的比重相近)、強度大、機械加工好、耐蝕性能優異,是一種理想的人工關節材料。


          鈦棒


          外科用移植材料規定使用的鈦材以純鈦和Ti-6Al-4VELI合金為主。Z近,與人體親合性良好的移植材料Ti-6Al-7Nb及Ti-13Nb1-13Zr也取得了ASTM標準認可。用鈦做人造骨,細胞可在其上再生,骨骼可以生長,鈦與人體骨、上皮、締造組織都具有良好的親合性。為了改善與人骨連接的植入材表面質量,對粗化表面進行生物陶瓷層也是較為有效的方法。目前,鈦及鈦合金已廣泛用于人工骨關節、人工骨、接頭腳板、斷骨固定器、骨髓內釘、人工心臟瓣膜、頭蓋骨等。據統計,中國每年對鈦合金人工關節的需求量超過5000套, 臨床應用效果良好。


          鈦在矯形外科的應用


          醫用鈦合金設備彈性模量比不銹鋼更接近于人體骨骼,適用于人體矯形手術中。在矯形外科方面,多使用鈦鎳形狀記憶合金。研究表明NT-SMA是集耐磨、耐腐、形狀記憶效應、偽彈性和聲阻尼等性能與一體的新材料,在骨科的應用日趨廣泛,除了常用的接骨板、髓內針、下頜骨內固定、脊柱側彎矯正等外,上海長海醫院又對NT-SMA進行了系列設計與臨床應用,如NT-聚髕器、NT-弧叉釘、NT-弓形器、NT-飛蜓器(專為骶骨重建而設計)等,取得了滿意的療效。對于應用到人體的鈦合金材料,各國仍在不斷努力探索,尋求更加安全可靠的新型鈦合金,為全世界人民造福。


          鈦板


          鈦材在制藥工業中應用


          鈦在制藥業中主要用于制作容器、反應器和加熱器等。制藥生產中,設備經常要接觸鹽酸、硝酸、硫酸等無機酸、有機酸及其鹽類,設備因腐蝕經常損壞,同時因鋼制設備帶來的鐵離子污染影響了產品質量,采用鈦制設備則能解決這些問題。例如,青霉素酯化釜、糖化罐、氯霉素薄膜蒸發器,安乃近反應器、米吐爾過濾器、硫酸二甲酯冷卻器、藥液過濾器等,都有選鈦材的先例,所生產的藥液的數量和質量都不斷提高,而且質量完全符合中國藥典的規定。


          鈦在醫療器械中的應用


          鈦及鈦合金具有良好的耐蝕性,鈦無毒、無磁性,是醫療器械良好的選用材料。在手術器械的發展史上,代手術器械多用碳鋼制做,由于電鍍后的性能達不到臨床使用要求而被淘汰。第二代為奧氏體、鐵素體和馬氏體不銹鋼手術器械,但不銹鋼成分中鉻有毒性,脫落的鍍鉻層對人體有一定影響,因此,出現了第三代——鈦手術器械。鈦具有的重量輕特性,使之特別適于作顯微外科手術。鈦具有耐腐蝕、彈性好、不變形等,耐反復的清洗、消毒表面質量不受影響;無磁性,能夠排除對微小、敏感植入電子器械的破壞威脅等特性,使鈦手術器械應用越來越廣。目前已用來制作手術刀片、止血鉗、剪刀、電動骨鉆、鑷子等等。在醫療器械中鈦制血管縫合針、胸骨縫合線,心臟外科手術器械之一的氧氣過濾器的鈦過濾片,心電圖機中用鈦做電極,體外培養機中用鈦做培養器;醫用超聲粉碎機的探頭,血液運輸箱自動控制器,以及用于眼科手術鈦器械等,目前使用情況均良好。


          鈦絲


          鈦及鈦合金的牙科應用


          由于鈦具有優良的耐蝕性及人體親和性,且考慮金屬過敏性及比強度等適于在牙科領域應用。牙外科使用的金屬,從二十世紀二十年代的汞合金及金屬牙冠等開始,六十年代主要使用金、銀、鈀合金,七十年代以后不銹鋼成為牙齒矯正用性和可拆卸器械常用的材料,九十年代鈦鑄造技術得以推廣應用。牙科利用鈦精鑄機鑄造有尺寸精度高、無氣泡及縮孔等特點在用于人體硬組織修復的金屬材料中,鈦的彈性模量與人體組織接近,這可以減輕金屬種植體與骨組織之間的機械不適應性。鈦的熱導率是所有牙科修復用金屬材料中低的,熱導率低可以減輕對帶齒冠牙齒牙髓的熱刺激,對牙齒修復很重要。鈦制嵌體、全冠等具有保護牙髓,避免冷熱刺激的作用。牙科用鈦在材質方面,原多為純鈦,但其強度不足,難以研磨,存在耐磨性差,易產生鑄造缺陷及質量不穩定等特點。鈦合金強度較高,Z常用的是Ti-6Al-4V合金,但由于金屬V對人體有害,改用Nb代替V,研制成功Ti-6Al-7Nb合金,它具有優良的耐蝕性,且對人體基本無害,還具有塑性強、研磨性優良等其它優點,已取得了ASTM標準認可。目前超彈性Ti-Ni合金正推廣應用于牙齒矯直。從二十世紀八十年代起發達國家就開始研究鈦在口腔修復中的應用,首先用于牙種植,以后又用于義齒支架、冠橋和牙正絲,目前鈦可作牙冠、冠釘、固定橋、烤瓷橋、粘結橋、義齒卡環、基托、連接裝置和加強裝置,幾乎義齒所有金屬部件都可用鈦來制作。鈦及鈦合金的研究已成為牙科應用合金研究的一個熱點。鈦合金烤瓷牙能很好的恢復牙體形態和功能,且強度高,外形美觀,色澤穩定,表面光滑、耐磨損、耐腐蝕,是一種修復體,適用于一切固定牙,尤其是它的生物相容性好,對鎳離子敏感的人比較適合,現已被廣泛推廣應用于牙的修復。


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