سبائك التيتانيوم المستخدمة بيولوجيا

وقد استخدمت سبائك التيتانيوم على نطاق واسع لتصنيع استبدال المفاصل العظام المعدنية وجراحات العظام. يتم إنتاجها عادةً من مخزون الحانات المصبوب أو المصبوب باستخدام التصنيع باستخدام الحاسب الآلي (CNC) أو بالآلات التي تعمل بالديزل باستخدام CAD أو إنتاج مسحوق الميتالورجيا. كل من هذه التقنيات يأتي مع المزايا والعيوب الكامنة. وتأتي المنتجات المطحونة بفقدان واسع للمواد أثناء التصنيع إلى الشكل النهائي للمنتج ، وبالنسبة لعينات الزهر ، فإن امتلاك منتج في شكله النهائي يحد إلى حد ما من المعالجة والعلاج (على سبيل المثال ، تصلب الترسيب) ، إلا أن الصب يكون أكثر فعالية من الناحية المادية. كما أن طرق التعدين التقليدية للمسحوق أكثر كفاءة من الناحية المادية ، ولكن الحصول على منتجات كثيفة بالكامل يمكن أن يكون مشكلة شائعة.

مع ظهور صناعة التشكيل الحرّة الصلبة (الطباعة ثلاثية الأبعاد) ، تمّ تحقيق إمكانية إنتاج غرسات طبية بيولوجية مصممة خصيصًا (مثل مفاصل الورك). بينما لا يتم تطبيقه حاليًا على نطاق أوسع ، توفر طرق التصنيع الحرة القدرة على إعادة تدوير مسحوق الفضلات (من عملية التصنيع) ويجعل الانتقائية تفصيل الخصائص المرغوبة وبالتالي أداء الزرعة. إن ذوبان شعاع الالكترون (EBM) والانبعاث بالليزر الانتقائي (SLM) هما طريقتان قابلتان للتطبيق الحر لتصنيع سبائك Ti. تؤثر معاملات التصنيع بشكل كبير على البنية الدقيقة للمنتج ، على سبيل المثال. يؤدي معدل التبريد السريع إلى جانب درجة منخفضة من الذوبان في SLM إلى التكوين السائد للمرحلة الأولية من ألفا martensitic ، مما يعطي منتجًا شديد الصلابة.

تي-6AL-4V

هذه السبيكة لها توافق حيوي جيد ، وهي ليست سامة للخلايا ولا سمية جينية. ويعاني Ti-6Al-4V من قوة القص الضعيفة وخصائص التآكل السطحي الضعيفة في ظروف تحميل معينة:

التوافق الحيوي: ممتاز ، خاصة عندما يكون الاتصال المباشر مع الأنسجة أو العظام مطلوبًا. قوة القص الضعيفة Ti-6Al-4V تجعلها غير مرغوب فيها لسمك أو ألواح عظم. كما يتميز بخصائص ضعيفة لارتداء السطح ويميل إلى الاستيلاء عليها عندما يكون في اتصال منزلق مع نفسه ومعادن أخرى. يمكن للمعاملات السطحية مثل nitriding و oxidizing تحسين خصائص تآكل السطح.

تي-6AL-7NB

تم تطوير هذه السبيكة كبديل طبي بيولوجي لـ Ti-6Al-4V ، لأن Ti-6Al-4V يحتوي على الفاناديوم ، وهو العنصر الذي أظهر النتائج السامة للخلايا عند عزله. Ti-6Al-7Nb يحتوي على 6٪ من الألمنيوم و 7٪ نيوبيوم.

Ti6Al7Nb هو سبائك التيتانيوم عالية القوة مخصصة مع توافق مع الحياة ممتازة لغرسات جراحية. تستخدم لاستبدال مفاصل الورك ، وقد تم في الاستخدام السريري منذ أوائل عام 1986.