introduzir
Os materiais metálicos foram introduzidos há muito tempo na vida das pessoas. Os materiais funcionais biomédicos modernos começaram na década de 1930. Inicialmente, o aço inoxidável foi desenvolvido para implantes e aplicações médicas. O segundo material é uma liga à base de cobalto. Por volta da década de 1960, o titânio e suas ligas seguiram como a última geração de biomateriais metálicos. Desde a sua criação, o titânio é conhecido como um metal milagroso e tem recebido ampla atenção.
O que torna o titânio tão especial?
Como metal de transição, o titânio tem características de baixa densidade e alta resistência. É resistente à corrosão em uma variedade de condições. Mais importante ainda, o titânio é inerte e não é afetado por fluidos e tecidos corporais. Estes são os chamados biocompatibilidade e resistência à corrosão. Eles são um requisito fundamental para aplicações médicas.
A Tabela 1 descreve as propriedades básicas do titânio, aço inoxidável e ligas de cobalto. O titânio tem uma densidade mínima de 4,51 g/cm-3, enquanto o aço inoxidável tem uma densidade de 8 g/cm-3. Com resistência à tração comparável, o titânio acaba com uma maior relação resistência-densidade de 76 kN m/kg. 20 por cento superior ao aço inoxidável (resistência/densidade 63 kN m/kg). O valor do módulo de elasticidade do titânio é apenas metade do valor do aço inoxidável convencional e das ligas de cobalto. Está mais próximo do esqueleto humano. O titânio também é não ferromagnético e possui baixa expansão térmica e condutividade elétrica.
O titânio e suas ligas têm algumas das propriedades mais úteis que os tornaram um enorme sucesso em ortopedia, implantes e instrumentos cirúrgicos. A Standard Titanium Co. é fabricante e fornecedora de laminadores de titânio e cobre-níquel e produtos acabados, cobrindo a mais ampla gama de produtos, graus e tamanhos de laminadores.
A Standard Titanium Co. está localizada no centro de produção de titânio da China, trazendo os preços mais baixos e os mais altos padrões de engenharia de metal para o mercado. Estamos confiantes de que não podemos ser derrotados em preço e qualidade, e lançamos a Garantia de Promessa de Preço. Clientes em todo o mundo escolhem a Standard Titanium como seu fornecedor confiável de moinhos de titânio e cobre-níquel e produtos acabados.
Articulações artificiais e implantes médicos
A população mundial está envelhecendo. Agora vivemos vidas muito ativas e desejamos viver mais. Lesões de exercício extenuante, tráfego rodoviário e outros acidentes são abundantes. Claramente, a demanda por articulações artificiais está crescendo. O titânio e suas ligas são comumente utilizados na fabricação de dispositivos implantáveis como: quadril artificial, joelhos artificiais, placas ósseas, parafusos de fixação de fraturas, próteses valvares cardíacas, marcapassos e corações artificiais. Em todo o mundo, mais de 100 milhões de pacientes recebem terapia de reposição a cada ano e mais de 1,000 toneladas de titânio são implantadas em pacientes.
Mecanicamente, esses implantes metálicos devem tomar forma e permanecer funcionais durante o uso. Nossas atividades diárias incluem flexão, torção, aperto e contrações musculares. Essas peças feitas pelo homem não devem se degradar quando submetidas a fadiga, desgaste e cargas de choque. O titânio é 50% mais leve que o aço inoxidável e tem uma relação resistência/densidade 20% maior. É mais leve e mais forte. Quando implantado no corpo humano, reduz a carga no corpo. O paciente se sentirá mais flexível e ativo. Haverá pressão entre a parte artificial e o corpo humano. O chamado estresse interfacial é causado pelo descasamento do módulo de elasticidade. Como pode ser visto na Tabela 1, o módulo de elasticidade do titânio é o mais baixo entre os três materiais. A compatibilidade mecânica dos implantes de titânio com o osso humano é muito melhor.
Fisiologicamente, o corpo rejeita objetos estranhos. Quando aço inoxidável e co-ligas são usados como biomateriais, inflamação, vermelhidão e coceira são frequentemente observadas clinicamente após a cirurgia de implantação. Titânio e ligas de titânio são materiais metálicos biologicamente inertes bem conhecidos. Possuem excelente resistência à corrosão no ambiente de imersão do sangue humano. É muito resistente ao sangue e tecidos humanos, garantindo uma boa compatibilidade. Praticamente não há contaminação e reações alérgicas, melhorando muito a recuperação do paciente. Esta é a base para a aplicação generalizada de titânio.
Em geral, o titânio comercialmente puro (Cp Ti) é considerado o melhor candidato porque o titânio puro tem a melhor biocompatibilidade. Mas Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr e Ti-6 As ligas Al-4V ELI também são amplamente utilizadas em implantes médicos. Confira nosso site para saber mais sobre nossas diversas ofertas!
Equipamentos ortopédicos
A principal tarefa da ortopedia é ajustar as deformidades esqueléticas. Um corpo torcido precisa de força externa para ajudá-lo a retornar à sua posição normal. Dispositivos ortopédicos devem fornecer suporte forte e lembrar a forma correta do corpo. Além da resistência ao desgaste e à corrosão, a propriedade exclusiva necessária aqui é a memória de forma. As ligas de memória de forma de titânio-níquel combinam forte resistência e propriedades de memória. Atualmente, placas ósseas comuns, hastes intramedulares, fixação interna mandibular e correção de escoliose são todas feitas de ligas de titânio-níquel.
implante dentário
Os implantes dentários são um pouco diferentes. Existem três tipos de implantes dentários: osseointegrados, mini-implantes para ancoragem ortodôntica e zigomáticos. O titânio tem sido usado como coroas dentárias, pinos de coroa, pontes fixas, pontes de porcelana, pontes coladas, anéis de retenção de próteses, bases, dispositivos de conexão e dispositivos de reforço. Quase todas as partes metálicas das próteses são cobertas com titânio.
Vamos começar com uma osseointegração típica. Primeiro, o médico colocará a "raiz" ou "semente" no maxilar. Depois de assentar, a superestrutura do dente se unirá ao implante. Então novos dentes vão crescer nele. Esta é a diferença entre implantes médicos e implantes dentários. Os implantes médicos são substitutos para o tecido duro com falha, ou "cola" ou "parafusos" para conectar o tecido duro quebrado. Mas os implantes dentários ajudam a crescer novas estruturas. Quão encantador!
Este procedimento "fácil" requer excelente biocompatibilidade e propriedades térmicas. Quando você toma sopa e toma sorvete, as pessoas podem sentir calor e frio, mas esses sentimentos vêm da boca, não dos dentes. Dentes saudáveis não sofrem nenhuma irritação.
O titânio tem uma expansão térmica muito baixa. Quando um implante à base de titânio é usado como "raiz", ele não se expande ou se contrai dentro da boca de uma pessoa. O dente recém-formado ficará onde deveria estar. A condutividade térmica do titânio é muito baixa, apenas 1/5 do aço inoxidável, 1/3 do alumínio e 1/2 do cobre. Quando usado como coroa, não se transfere para a estrutura real do dente. O titânio protege a polpa do calor e do frio.
No campo da odontologia, o titânio fundido de precisão tem características de alta precisão dimensional, sem bolhas e sem cavidades de retração. Atualmente, 4 tipos de titânio comercialmente puro (Cp Ti) são usados exclusivamente para implantes dentários. São graus ASTM 1 a 4. Todos apresentam baixos níveis de condutividade eletrônica, alta resistência à corrosão, estado termodinâmico em pH fisiológico, baixa tendência a formar íons em ambientes aquosos e pontos isoelétricos de óxidos de 5-6.
Do nível 1 ao 4, a pureza diminui e a força aumenta. O titânio grau 2 é a estrela mais popular em aplicações de implantes. Seu limite de escoamento mínimo de 275 MPa é comparável ao dos aços inoxidáveis austeníticos recozidos. As ligas de titânio também podem ser usadas quando for necessária maior resistência. Ligas como Ti-6Al-4V também são usadas em várias ocasiões.
Instrumentos cirúrgicos
No desenvolvimento de instrumentos cirúrgicos, a primeira geração é de aço carbono, e seu desempenho não pode mais atender aos requisitos de uso clínico após a galvanoplastia. Muitas vezes causam infecção. A segunda geração é de aço inoxidável austenítico, mas o teor de cromo é tóxico e tem certo impacto no corpo humano.
Na fabricação de instrumentos cirúrgicos, as propriedades mecânicas e a ductilidade são as primeiras questões a serem consideradas. O metal deve ter alguma ductilidade para manter a forma desejada sem defeitos. Alguns instrumentos cirúrgicos básicos são longos e finos, como bisturis, pinças e tesouras. Para garantir uma operação segura, o instrumento requer uma certa resistência. Eles precisam ser fortes o suficiente e não quebrar durante a cirurgia. O módulo mínimo exigido para instrumentos cirúrgicos é de 100 GPa. O módulo do titânio é 116 GPa.
Durante os procedimentos cirúrgicos, os instrumentos são expostos diretamente ao tecido vivo. Resistência à corrosão, biocompatibilidade e propriedades magnéticas são necessárias. O titânio não é tóxico para o tecido humano. Não causa nenhuma resposta imune. As salas de cirurgia às vezes são expostas a campos magnéticos. Por exemplo, uma ressonância magnética produz um campo magnético de cerca de 1,5 Tesla. Esse campo magnético pode afetar os instrumentos cirúrgicos de várias maneiras, incluindo: movimento indesejado causado por interações de campo magnético (ou seja, efeitos de mísseis), aquecimento do instrumento devido à deposição de energia de radiofrequência (RF) e fotografia associada ao uso do instrumento. O titânio não é magnético para garantir uma operação segura. Suas propriedades não magnéticas também eliminam a ameaça de danos a eletrônicos implantados minúsculos e sensíveis.
Após a cirurgia, o processo de esterilização é realizado sob jato de vapor quente de alta temperatura. Vários produtos de limpeza são usados para limpar bactérias e infecções. Após a limpeza repetida, o tamanho do instrumento não muda e a qualidade da superfície não é afetada. O desgaste também deve ser mínimo. Os cirurgiões precisam de instrumentos que funcionem sempre que são usados. Titânio e ligas de titânio têm boa resistência à corrosão. A faixa de temperatura de operação é de 150 o C a 500 o C.
Por último, mas não menos importante, o peso leve do titânio o torna particularmente adequado para microcirurgia. Instrumentos cirúrgicos leves podem reduzir a fadiga do cirurgião, especialmente durante procedimentos de longo prazo.
No campo dos dispositivos médicos, o titânio médico e as ligas de titânio são materiais metálicos de alta qualidade e amplamente utilizados. Eletrodos de laser, brocas e fórceps são geralmente feitos de titânio.
