کاربردهای فلز تیتانیوم در مفاصل مصنوعی

با بهبود استانداردهای زندگی و گسترش دانش و فناوری، زیست مواد به سرعت بهبود یافته و به بهبود کیفیت زندگی و طول عمر انسان به خوبی کمک کرده اند. زیست مواد فلزی، بیشترین قدمت را در بین انواع زیست مواد دارد. فولاد زنگنزن، وایتالیم، تیتانیم خالص، آلیاژهای تیتانیم، زیرکونیم خالص و آلیاژهای زیرکونیم به طور گسترده به عنوان مفصل ران مصنوعی، صفحات استخوانی، زانوی مصنوعی، کاشتنی های دندانی، استنت های قلبی عروقی و غیره استفاده شده اند.

خواص تیتانیوم

تیتانیوم فلزی سبک، با نسبت استحکام به وزن بالاست. مدول یانگ نسبتا پایین این فلز نسبت به سایر فلزات رایج نظیر فولاد زنگنزن و و آلیاژ کبالت-کروم، و نزدیک بودن مدول یانگ آن به استخوان قشری یا فشرده، سبب کاهش پدیده سپر تنشی و مشکل شل شدن کاشتنی شده است. تنوع خواص مکانیکی آلیاژهای تیتانیوم سبب شده است تا هر آلیاژ برای کاربردی خاص مناسب گردد.

کاربردهای تیتانیوم در پزشکی

در پزشکی، تیتانیوم و آلیاژهای آن به عنوان مفصل هیپ مصنوعی، مفصل زانو مصنوعی، صفحات استخوانی، پیچهای تثبیتکننده، پروتزهای دریچه قلب، ضربانساز و قلب مصنوعی استفاده شده است. در میان آلیاژهای تیتانیوم، Ti-6Al-4V کاربرد بیشتری یافته است. هرچند، به علت حضور عناصر آلیاژی نظیر V و Al که رهش آنها احتمال ایجاد سمیت افزایش مییابد، تحقیقات را به سمت استفاده از سایر آلیاژهای تیتانیوم و جایگزینی عناصر سمی برده است.

 

آلیاژهای تیتانیوم که سازگار با بافت بدن و یا به اصطلاح Biocompatible هستند خصوصا از آلیاژهای حاوی وانادیوم و آلومینیوم برای استفاده از آن در پروتز ها و یا مفاصل مصنوعی استفاده می شود و این آلیاژ بسیار مقاوم در برابر خوردگی می باشد.

نکته ی جالب راجع به آلیاژ های تیتانیوم طبیعت الاستیک (Elastic Nature) این فلز است که خیلی شبیه تر به الستیسیته و یا Modulus of Elasticity استخوان است که برای کاربرد آن به عنوان پروتز یا مفصل مصنوعی شرایط بهتر و ایده آل تری را فراهم می کند و از بروز بعضی از عوارض و یا Complications من جمله جذب استخوان و یا آتروفی (Atrophy) استخوان در اطراف پروتز یا به اصطلاح Bone Resorption جلوگیری می کند

از خواص فیزیکی اصلی تیتانیوم، می توان به هدایت الکتریکی پایین، مقاومت به خوردگی بالا در pH بدن و تشکیل یون پایین در محیط آبی میتوان اشاره کرد. این خواص مسئول اصلی زیستسازگاری نیز به شمار میآیند