Έρευνα για την τροποποίηση της επιφάνειας των βιοϊατρικών κραμάτων τιτανίου για τη βελτίωση της αντοχής στη φθορά

Το τιτάνιο και τα κράματά τουείναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα μεταλλικά υλικά για ιατρικά εμφυτεύματα σε ορθοπεδικές και οδοντιατρικές εφαρμογές λόγω της χαμηλής πυκνότητάς τους, της υψηλής αντοχής, της μη-τοξικότητας και της εξαιρετικής αντοχής στη διάβρωση. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά κράματα με βάση το ανοξείδωτο χάλυβα-και το κοβάλτιο, τα κράματα τιτανίου έχουν χαμηλότερο συντελεστή ελαστικότητας, το οποίο έχει αποδειχθεί ότι μειώνει τις επιδράσεις θωράκισης από την πίεση, προάγοντας και προάγοντας καλύτερα την οστεοενσωμάτωση. Αυτά τα πλεονεκτήματα τα καθιστούν πιο κατάλληλα για κλινικές ιατρικές εφαρμογές.

Ωστόσο, το τιτάνιο και τα κράματά του δεν μπορούν να ικανοποιήσουν τις κλινικές απαιτήσεις για βιοϊατρικά εμφυτεύματα. Μακροχρόνιες-κλινικές μελέτες έχουν βρει ότι τα εμφυτεύματα τιτανίου έχουν χαμηλή αντοχή στη φθορά και τα υπολείμματα φθοράς που δημιουργούνται από την τριβή των εμφυτευμάτων τιτανίου μπορεί να προκαλέσουν φλεγμονώδη προβλήματα και τοξικές επιδράσεις στο ανθρώπινο σώμα.

Για τη βελτίωση των βιολογικών και τριβολογικών ιδιοτήτων των κραμάτων τιτανίου, η εισαγωγή τεχνικών τροποποίησης επιφάνειας για ενίσχυση της βιοδραστικότητας, της αντοχής στη φθορά και των αντιβακτηριακών ιδιοτήτων του τιτανίου και των κραμάτων τιτανίου είναι ένας πιο οικονομικός και αποτελεσματικός τρόπος βελτίωσης των υπαρχόντων συμβατικών βιοϋλικών για την κάλυψη των τρεχουσών και εξελισσόμενων κλινικών αναγκών.

Επί του παρόντος, έχουν χρησιμοποιηθεί διάφορες φυσικές και χημικές μέθοδοι για τη βελτίωση της αντοχής στη φθορά των επιφανειών από κράμα τιτανίου. Μια μέθοδος περιλαμβάνει την εναπόθεση μιας κεραμικής επίστρωσης με εξαιρετική αντοχή στη φθορά στην επιφάνεια του τιτανίου για τη βελτίωση της αντοχής στη φθορά και τη διάβρωση. Οι συνήθως χρησιμοποιούμενες επικαλύψεις ανθεκτικές στη φθορά-περιλαμβάνουν μεμβράνες-όπως άνθρακα (DLC) με διαμάντια και επικαλύψεις νιτριδίου τιτανίου (TiN).

Επιστρώσεις-όπως άνθρακα (DLC) με διαμάντια

Οι επικαλύψεις DLC χρησιμοποιούνται συνήθως ως επιστρώσεις ανθεκτικές στη φθορά- σε ιατρικά μεταλλικά εμφυτεύματα λόγω της υψηλής σκληρότητας, της εξαιρετικής αντοχής στη φθορά, του χαμηλού συντελεστή τριβής και της καλής βιοσυμβατότητάς τους. Ορισμένες συσκευές εμφυτεύματος με επεξεργασία τροποποίησης επιφάνειας χρησιμοποιώντας επιστρώσεις DLC έχουν ήδη επιτύχει κλινική εφαρμογή, παρουσιάζοντας ευρείες προοπτικές για τη βελτίωση της αντοχής στη φθορά και τη διάβρωση των μεταλλικών εξαρτημάτων σε τεχνητές αρθρώσεις.

Νιτρίδιο τιτανίου (TiN)

Το TiN έχει εξαιρετική αντοχή στη φθορά και τη διάβρωση, και αρχικά χρησιμοποιήθηκε στα εργαλεία κοπής για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής τους. Αργότερα, ανακαλύφθηκε η βιοσυμβατότητά του, οδηγώντας στην εφαρμογή του σε ιατρικά εμφυτεύματα όπως ορθοπεδικές συσκευές και οδοντοστοιχίες. Επί του παρόντος, οι κύριες μέθοδοι για την παρασκευή νιτριδίου του τιτανίου είναι η φυσική εναπόθεση ατμών (PVD), η χημική εναπόθεση ατμών (CVD) και ο θερμικός ψεκασμός.

Dental titanium alloy disc Medical use titanium alloy