常用的醫用鈦合金及其應用情況 |
[ 信息發布:本站 | 發布時間:2024-08-08 | 瀏覽:370次 ] |
① 工業純鈦,是最早用于人體醫療用途的鈦合金。中國人民解放軍總醫院于1977年對某患者進行了工業純鈦人工股骨頭置換手術。30年后觀察發現,鈦假體球部表面光滑,直徑沒有明顯變化,用骨水泥固定鈦假體牢固,沒有松動和下沉,與髖臼配合良好,髖關節活動自如(包括屈、伸、外展、內收、內旋、外旋等),無疼痛感,長期療效良好。 ② Ti-6A1-4V 和 Ti-6AI-4VELI合金,是比較成熟的鈦合金,廣泛應用于植人物材料。由于該合金含有毒元素釩,長期用于人體,恐有潛在有害影響。醫務界對此心存疑慮。 ③ 第二代無釩醫用鈦合金。Ti-6AI-7Nb合金由瑞士Sulzer 醫學技術公司開發并投入臨床應用,證明其具有更好的生物相容性,于1987年被納入瑞士SN056512標準。國內由北京有色金屬研究院與寶雞有色金屬加工廠共同研制開發該合金,并通過醫學臨床應用試驗,該項目于 2001年度獲中國有色金屬工業科學技術一等獎。此外,還有德國的Ti-5A1-2.5Fe合金、印度的 Ti-5A1-1.5B 合金,Ti-15Mo-5Zr-3A1、Ti-6A1-2Nb-1Ta等。 ④ 新型β型鈦合金。20 世紀90年代,美、日不用釩、鋁等有毒元素,而用鉬、鈮、鉭、鋯等無毒元素開發了一系列新型β鈦合金。該類合金有兩個特點:一是含高的穩定元素;二是具有較低的彈性模量(E=55-80GPa),這樣更接近致密人骨的彈性模量(E=28GPa)。美國開發的合金系列有:Ti-13Nb-13Zr、Ti-12M0-6Zr-2Fe(TMZF)、Ti-15Mo-2.8Nb-0.2S(Timetal 21SRX)、Ti-15Nb、Ti-16Nb-10Hf、Ti-15Mo-3Nb。日本開發的有:Ti-35Nb5Ta-7Zr和Ti-29Nb-13Ta(分別加上4.6Zr或4Mo或2Sn或4.6Sn或6Sn)等合金系列。 ⑤ Ti-Ni合金。Ti-Ni形狀記憶合金是一種新型的功能材料,具有奇特的形狀記憶特性和相變偽彈性,Ti-Ni合金通常分為三類:單程記憶效應合金;雙程記憶效應合金;超彈性合金。應具有優良的生物相容性,耐蝕耐磨性、高抗疲勞性、與人體骨頭相近的彈性模量,該合金在醫學領域得到廣泛應用,可用于口腔、神經外科、心血管胸外科、耳鼻喉科、肝膽科、泌尿外科及婦科等,產品包括牙齒矯形絲、根管銼、脊柱矯形棒、接骨板,髓內針、髕骨爪、導絲、導針、心臟補片、血管支架、血栓濾器、食道支架、呼吸道支架、膽道支架、尿道支架、直腸支架。十二指腸支架、、外耳道支架、節育環等。 自28世紀80年代初內支架治療在臨床上逐步興起以來,新型的內支架的開發和研制工作不斷取得令人矚目的研究成果,一些新型的血管與非血管支架不斷涌現,目前常用內支架已有10多種類型,從基本結構來看,支架可分為兩類:回旋支架和網格支 架。網格型又分交叉網格型(改良型 walstent支架)和編織型(改良型Memotherm支架)等。目前又開發帶膜支架,防反流帶膜支架,覆膜材料有醫用硅橡膠、滌綸薄膜。 非血管支架有前列腺尿道支架、食管支架、氣管支架、膽管支架等。心血管支架主要以進口為主,尤其是冠狀動脈。我國自1989年以來在心血管方面進行大量基礎實驗,將Ti-Ni記憶合金支架放入外周血管、冠狀動脈腔靜脈和腹主動脈中進行動物實驗, 結論是TINi合金血管支架具有良好的血液相容性,支架使血管內血流暢通,沒有其他病變發生。同時,開始在外周血管、冠狀動脈、腔靜脈和腹主動脈中進行了臨床應用實驗。 2.鈦在醫藥和食品工業中的應用 在制藥工業中,用鈦制錨式或框式攪拌器、鈦制離心機、壓濾罐管道、列管式或盤管式換熱器等。 在化學制藥生產中廣泛使用搪瓷設備,其使用壽命較短,因此化工制藥生產使用鈦設備引人注目。鈦設備在制藥工業的應用也取得較好的經濟效益 (1)維生素B1生產 維生素B1即鹽酸硫胺,由于維生素B1是鹽酸鹽類,含有大量游離氯離子,它對不銹鋼有明顯的腐蝕作用,使用不到半年可導致成品藥中出現腐蝕產物,嚴重影響藥品品質。工業純鈦TA3腐蝕率為 0.00088mm/a,鈦的耐腐蝕能力遠遠優于不銹鋼。 東北制藥總廠鈦氣流干燥裝置采用了鈦設備,1977年制造旋風分離器(直徑4450mm*2164mm)兩件;螺旋推進加料機(直徑4100mm*500mm)一套;旋蝸體兩件及附屬管路。1979年制造袋濾器及附屬管路。1984年又制造兩臺加熱器和粉碎機,除散熱器外全部設備均由鈦材構成,鈦設備使用超過20年以上。 該廠生產葡萄糖產品,其工藝過程中采用 38m2鈦薄膜蒸發器,管徑為22mm,壁厚2mm,長度 4.8m,共用 103 根鈦管。 (2) 硝氯酚和驅蛔凈(四咪唑)生產 制藥廠生產硝氯酚和驅蛔凈,應用的是鈦錨式攪拌器和鈦壓濾罐。 生產獸藥硝氯酚的原料為硫酸、硝酸、冰醋酸及含氯的冰醋酸溶液。這些介質對設備腐蝕嚴重,例如用于硝氯化罐中的不銹鋼攪拌器,使用24h就被腐蝕穿孔。使用的鈦錨式攪拌器未發現任何腐蝕現象,正常運轉,解決了生產中的老大難問題。 驅蛔凈是一種高效驅腸道線蟲藥物。在生產過程中,設備接觸鹽酸、鹽酸鹽等強腐蝕性介質,所以鋼材設備壽命都極短。漢江制藥廠應用了鈦壓濾罐,多年來的運轉效果十分顯著,一級產品率提高到100%。 (3)咖啡因生產 制藥廠生產咖啡因采用了鈦制容器,鈦制框式攪拌器。咖啡因車間縮合工序是以氰化鈉、鹽酸、醋酸、尿素等為原料,在100℃左右條件下反應生成咖啡因中間體--氰乙酰脲。反應罐中的攪拌器采用不銹鋼制造,一般壽命8~12個月,攪拌器上的螺絲每半個月就得更換一次。使用了鈦制框式攪拌器,使用壽命大為延長,減少了維修工作量,顯著地改善了勞動環境,促進了咖啡因的生產。 另外,制藥廠在咖啡因生產中采用鈦列管、鈦盤管換熱器等,也取得了顯著的效果。 (4) 氯霉素、安乃近生產 制藥廠生產化學合成藥品,主要有氯霉素、甲硝唑、安乃近等,使用了鈦熱交換器、升膜濃縮器、鈦硝化反應鍋、鈦離心機。 武漢制藥廠1980年,首先做了鈦掛片試驗,將鈦片置于腐蝕嚴重的吡唑酮水解設備內,該設備內接觸的主要腐蝕介質是氯離子和稀硫酸。反應溫度98℃,最后反應濃度為9.5%~11%,兩個月后取出試片,經稱重及觀察,該片失重幾乎為零,毫無被腐蝕 跡象。1980年加工了一臺鈦熱交換器(TA1鈦管規格中50mmx2.5mm),1981年初用于生產。 在氯霉素回收工藝上制造了一套鈦合金(T1-0.3M0-0.8Ni)的升膜濃縮器,包括升膜蒸發器、列管預熱器、旋風分離器各一臺在氯霉素離心過濾工藝中使用了鈦離心過濾機。 另外,食品工業與制藥業所使用的設備相類似,食品用鈦設備有:味精生產使用了鈦制過濾器。檸檬酸生產使用了鈦制反應鍋和換熱器。 7.市場趨勢與展望 近30年來,我國植入性醫療器械市場發展速度驚人。2009年使用人工關節15萬例以上,骨折內固定裝置100萬例以上,種植牙數萬例。過去10年的平均增長率一直保持在15%~30%之間,預計未來10年仍將以10%以上的速度增長。目前我國骨科和冠狀動脈支架的市場規模已躍居世界第三位,僅次于美國成為第二位。鈦及鈦合金是與生物系統直接接合的最理想的金屬材料,隨著我國經濟和醫療事業的發展,人民生活水平不斷提高,而且考慮到發展中國家人口眾多、老齡化明顯等因素,鈦及鈦合金在醫療行業中具有廣闊的應用前景。 |
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