1. Βασικές απαιτήσεις των υλικών ιατρικών εμφυτευμάτων: βιοσυμβατότητα, μηχανική αντιστοίχιση και μακροχρόνια ασφάλεια
Τα ανθρώπινα εμφυτεύματα πρέπει να πληρούν τις ακόλουθες απαιτήσεις:
Μη τοξικότητα και αλλεργιογένεση: τα υλικά δεν μπορούν να απελευθερώνουν επιβλαβείς ουσίες ή να προκαλούν ανοσολογικές αντιδράσεις;
Μηχανική συμβατότητα: η αντοχή και το ελαστικό μέτρο του εμφυτεύματος πρέπει να είναι κοντά στον οστικό ιστό για να αποφευχθεί η «σκίαση τάσης» που οδηγεί σε ατροφία των οστών;
Αντοχή στη διάβρωση από τα υγρά του σώματος: παραμένουν σταθερά στο ανθρώπινο περιβάλλον ηλεκτρολυτών (αίμα και υγρό ιστού με pH 7,3-7,4).
2. Βιοσυμβατότητα των χυτών τιτανίου: η επιστημονική βάση για την «αρμονική συνύπαρξη» με το ανθρώπινο σώμα
Αδρανής επιφάνεια και ικανότητα οστεοενσωμάτωσης
Επιθέματα επικαλυμμένα με τιτάνιο σχηματίζει μια νανοκλίμακας μεμβράνη οξειδίου TiO₂ σε ένα φυσιολογικό περιβάλλον και η χημική του σύνθεση είναι παρόμοια με αυτή της υδροξυαπατίτη (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) των ανθρώπινων οστών, η οποία μπορεί να προκαλέσει προσκόλληση και πολλαπλασιασμό οστεοβλαστών. Τα κλινικά δεδομένα δείχνουν ότι:
Η δύναμη συγκόλλησης μεταξύ των τιτανίου και του οστικού ιστού μπορεί να φτάσει τα 15-25MPa (ισοδύναμο με το 70% της αντοχής της φυσικής οστικής διεπαφής);
Η εναπόθεση νέου οστικού ιστού στην επιφάνεια του τιτανίου μπορεί να παρατηρηθεί 6-8 εβδομάδες μετά την επέμβαση (σε σύγκριση με περισσότερες από 12 εβδομάδες για εμφυτεύματα από ανοξείδωτο χάλυβα).
Δεν υπάρχει κίνδυνος απελευθέρωσης ιόντων μετάλλων
Το τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου του τιτανίου είναι -1,63V, το οποίο βρίσκεται σε παθητικοποιημένη κατάσταση στο περιβάλλον του ανθρώπινου σώματος και η απελευθέρωση ιόντων είναι <0,1μg/L (πολύ χαμηλότερη από τα 5μg/L που καθορίζονται στο πρότυπο ISO 10993). Τα εμφυτεύματα από ανοξείδωτο χάλυβα μπορεί να απελευθερώσουν αλλεργιογόνα ιόντα όπως Ni²+ και Cr³+, προκαλώντας δερματίτιδα εξ επαφής (η συχνότητα είναι περίπου 5%-10%).
3. Εφαρμογή των χυτών τιτανίου σε ορθοπεδικές προθέσεις: λύσεις πλήρους διάστασης από την αντικατάσταση των αρθρώσεων έως τη σπονδυλική σταθεροποίηση
1. Τεχνητές αρθρώσεις: μια γραμμή ζωής που αντικαθιστά τη «φθορά»
Προθέσεις άρθρωσης ισχίου: Τα κοτυλιαία κύπελλα και τα μηριαία στελέχη που χυτεύονται με κράματα τιτανίου (όπως Ti-6Al-4V ELI) έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
Αντοχή στη φθορά: Αφού η επιφάνεια ψεκαστεί με πλάσμα με επίστρωση υδροξυαπατίτη, ο ρυθμός φθοράς είναι μικρότερος από 0,1 mm/έτος (καλύτερος από το κράμα κοβαλτίου-χρωμίου-μολυβδαινίου).
Οστεοενσωμάτωση: η πορώδης επίστρωση τιτανίου (πορώδες 60%-70%, μέγεθος πόρων 300-500μm) μπορεί να προωθήσει την ανάπτυξη οστικών κυττάρων για να σχηματιστεί ένα «μηχανικό κλείδωμα».
Περίπτωση: Το σύστημα αντικατάστασης ισχίου με τη βοήθεια ρομπότ Mako της Zimmer Biomet χρησιμοποιεί προθέσεις χύτευσης τιτανίου με 10ετή ποσοστό επιβίωσης άνω του 95%.
Προθέσεις άρθρωσης γόνατος: Τα επιφανειακά πλατώ και οι μηριαίοι κόνδυλοι που κατασκευάζονται από χυτά τιτανίου μπορούν να επιτύχουν πολύπλοκο σχεδιασμό καμπύλης επιφάνειας μέσω χύτευσης με επένδυση, να ταιριάζουν με την ανθρώπινη ανατομική δομή και να μειώσουν τον κίνδυνο συγκέντρωσης τάσης.
2. Σύστημα εσωτερικής σπονδυλικής σταθεροποίησης: αναδιαμόρφωση της σπονδυλικής σταθερότητας
Κλωβός τιτανίου: χρησιμοποιείται για οσφυϊκή σύντηξη, η δομή πλέγματος του χυτού κλωβού τιτανίου μπορεί να γεμιστεί με αυτόλογο οστό και το ελαστικό του μέτρο (110GPa) είναι κοντά στο σπογγώδες οστό (1-10GPa), μειώνοντας τη σκίαση τάσης των παρακείμενων σπονδύλων;
Βίδα πεδίσκου: Η ακρίβεια σχεδιασμού σπειρώματος των βιδών χύτευσης τιτανίου μπορεί να φτάσει τα ±0,05 mm και η βλάβη στον φλοιό των οστών κατά την εμφύτευση είναι 30% χαμηλότερη από αυτή των βιδών από ανοξείδωτο χάλυβα.
3. Επισκευή τραυμάτων: «αόρατη υποστήριξη» για τη σταθεροποίηση καταγμάτων
Οστικές πλάκες και βίδες: Τα χυτά τιτανίου μπορούν να κατασκευαστούν σε εξαιρετικά λεπτές πλάκες (πάχος 1,5-2,0 mm), οι οποίες είναι κατάλληλες για μικρά κατάγματα οστών στα χέρια και τα πόδια. Η μετεγχειρητική ανάπτυξη ακτίνων Χ είναι καθαρή και δεν επηρεάζει τη διαγνωστική απεικόνιση;
Ενδομυελικό καρφί: Η στρεπτική αντοχή των ενδομυελικών καρφιών από κράμα τιτανίου είναι 20% υψηλότερη από αυτή του ανοξείδωτου χάλυβα, η οποία είναι κατάλληλη για τη σταθεροποίηση καταγμάτων μακρών οστών (όπως κατάγματα άξονα μηριαίου).
IV. Εφαρμογή των χυτών τιτανίου σε στοματικά εμφυτεύματα: «Λειτουργική ανακατασκευή» από ένα δόντι έως την αποκατάσταση ολόκληρου του στόματος
1. Εμφύτευμα ενός δοντιού: «μηχανική προσομοίωση» συγκρίσιμη με τα πραγματικά δόντια
Σώμα εμφυτεύματος: κυλινδρικά ή κωνικά εμφυτεύματα κατασκευασμένα από χυτά τιτανίου, αφού η επιφάνεια υποβληθεί σε επεξεργασία με αμμοβολή όξινης χάραξης (SLA), ο χρόνος οστεοσύνδεσης μπορεί να μειωθεί σε 3-4 εβδομάδες. Για παράδειγμα:
Το 5ετές ποσοστό επιβίωσης των εμφυτευμάτων Swiss Straumann (Ti-6Al-4V ELI) είναι >98% και το ποσοστό επιτυχίας είναι 5%-8% υψηλότερο από αυτό των εμφυτευμάτων καθαρού τιτανίου;
Σύνδεση στηρίγματος: Η ακρίβεια σύνδεσης του στηρίγματος χύτευσης τιτανίου και του εμφυτεύματος είναι 50μm, η οποία μπορεί να μειώσει την ανάπτυξη βακτηρίων που προκαλείται από μικροκενά.
2. Εμφυτεύματα ολόκληρου του στόματος και αποκαταστάσεις γναθοπροσωπικού: Χύτευση ακριβείας πολύπλοκων δομών
Βραχίονας εμφυτεύματος All-on-4 ολόκληρου του στόματος: Οι βραχίονες από κράμα τιτανίου κατασκευάζονται μέσω τεχνολογίας χύτευσης με επένδυση, η οποία μπορεί να στερεώσει 4-6 εμφυτεύματα ταυτόχρονα για να υποστηρίξει την αποκατάσταση οδοντοστοιχίας και να μειώσει το βάρος κατά 40% σε σύγκριση με τις παραδοσιακές τμηματικές αποκαταστάσεις;
Αποκαταστάσεις γναθοπροσωπικού: Τα χυτά τιτανίου μπορούν να προσαρμοστούν για την κατασκευή πολύπλοκων αποκαταστάσεων γναθοπροσωπικών ελαττωμάτων όπως ζυγωματικά οστά και κάτω γνάθο. Για παράδειγμα: Οι γναθοπροσωπικές προθέσεις χύτευσης τιτανίου από τη γερμανική εταιρεία BEGO μοντελοποιούνται μέσω δεδομένων CT και το σφάλμα εφαρμογής είναι μικρότερο από 0,3 mm.
5. Άλλες καινοτόμες εφαρμογές των χυτών τιτανίου στον ιατρικό τομέα
Καρδιαγγειακά εμφυτεύματα:
Χυτά από κράμα τιτανίου-νικελίου (κράμα μνήμης) χρησιμοποιούνται για την κατασκευή αγγειακών στεντ, τα οποία αποκαθιστούν το προκαθορισμένο σχήμα σε θερμοκρασία σώματος και υποστηρίζουν την εσωτερική διάμετρο του αιμοφόρου αγγείου. Η ευελιξία τους είναι 5 φορές υψηλότερη από αυτή των στεντ από ανοξείδωτο χάλυβα;
Εμφυτεύματα αυτιού:
Τεχνητές οστικές αλυσίδες κατασκευασμένες από χυτά τιτανίου ζυγίζουν μόνο 0,1-0,3 g και η απόδοση αγωγιμότητας του ήχου είναι 30% υψηλότερη από αυτή των πλαστικών εμφυτευμάτων. Είναι κατάλληλα για ασθενείς με αγώγιμη απώλεια ακοής;
Επισκευή μαλακών ιστών:
Επιθέματα επικαλυμμένα με τιτάνιο χρησιμοποιούνται για την αποκατάσταση κήλης κοιλιακού τοιχώματος. Η πορώδης δομή τους μπορεί να προωθήσει την ανάπτυξη ινώδους ιστού και να μειώσει τον κίνδυνο μετατόπισης του επιθέματος (το ποσοστό μετατόπισης των παραδοσιακών επιθεμάτων πολυπροπυλενίου είναι περίπου 8%-12%).
VI. Μελλοντικές τάσεις: Από την «Λειτουργική αντικατάσταση» στην «Βιολογικά ενεργή ενσωμάτωση»
Αναβάθμιση τεχνολογίας τροποποίησης επιφανειών:
Η επιφάνεια των χυτών τιτανίου είναι επικαλυμμένη με βιοδραστικό γυαλί (όπως 45S5 Bioglass®), το οποίο μπορεί να απελευθερώσει ιόντα Ca²+ και PO₄³- για να προωθήσει την οστεοποίηση και να επιταχύνει την οστεοενσωμάτωση;
Συνδυασμός 3D εκτύπωσης και χύτευσης:
Πρώτον, χρησιμοποιήστε την τεχνολογία SLM για να εκτυπώσετε πορώδη τιτανίου και, στη συνέχεια, γεμίστε πυκνά κελύφη τιτανίου μέσω χύτευσης με επένδυση για να επιτύχετε μια σύνθετη δομή «πορώδους επιφάνειας + πυκνού πυρήνα», ενώ παράλληλα καλύπτετε τις ανάγκες της οστεοενσωμάτωσης και της μηχανικής υποστήριξης;
Έρευνα και ανάπτυξη υποβαθμίσιμων κραμάτων τιτανίου:
Το κράμα μαγνησίου τιτανίου (όπως Ti-2Mg-3Zn) μπορεί να υποβαθμιστεί αργά στο σώμα, απελευθερώνοντας ιόντα μαγνησίου για την προώθηση της οστεογένεσης και είναι κατάλληλο για βραχυπρόθεσμη σταθεροποίηση (όπως σταθεροποίηση καταγμάτων σε παιδιά).
Συμπέρασμα: Τα χυτά τιτανίου έχουν γίνει το «χρυσό υλικό» στον τομέα των ιατρικών εμφυτευμάτων με την εξαιρετική βιοσυμβατότητα, τις μηχανικές ιδιότητες και τις ακριβείς δυνατότητες χύτευσης. Από τις ορθοπεδικές μεγάλες αρθρώσεις έως τα στοματικά μικροεμφυτεύματα, τα πλεονεκτήματά του δεν είναι μόνο στην αντικατάσταση κατεστραμμένων ιστών, αλλά και στην προώθηση της ανάπτυξης της αναγεννητικής ιατρικής μέσω της «αρμονικής αλληλεπίδρασης» μεταξύ των υλικών και του ανθρώπινου σώματος. Με τις καινοτομίες στη μηχανική επιφανειών και το σχεδιασμό κραμάτων, η εφαρμογή των χυτών τιτανίου στην εξατομικευμένη ιατρική και την ακριβή θεραπεία θα συνεχίσει να εμβαθύνει, παρέχοντας στους ασθενείς μακροχρόνιες και πιο άνετες λύσεις εμφυτευμάτων.
1. Βασικές απαιτήσεις των υλικών ιατρικών εμφυτευμάτων: βιοσυμβατότητα, μηχανική αντιστοίχιση και μακροχρόνια ασφάλεια
Τα ανθρώπινα εμφυτεύματα πρέπει να πληρούν τις ακόλουθες απαιτήσεις:
Μη τοξικότητα και αλλεργιογένεση: τα υλικά δεν μπορούν να απελευθερώνουν επιβλαβείς ουσίες ή να προκαλούν ανοσολογικές αντιδράσεις;
Μηχανική συμβατότητα: η αντοχή και το ελαστικό μέτρο του εμφυτεύματος πρέπει να είναι κοντά στον οστικό ιστό για να αποφευχθεί η «σκίαση τάσης» που οδηγεί σε ατροφία των οστών;
Αντοχή στη διάβρωση από τα υγρά του σώματος: παραμένουν σταθερά στο ανθρώπινο περιβάλλον ηλεκτρολυτών (αίμα και υγρό ιστού με pH 7,3-7,4).
2. Βιοσυμβατότητα των χυτών τιτανίου: η επιστημονική βάση για την «αρμονική συνύπαρξη» με το ανθρώπινο σώμα
Αδρανής επιφάνεια και ικανότητα οστεοενσωμάτωσης
Επιθέματα επικαλυμμένα με τιτάνιο σχηματίζει μια νανοκλίμακας μεμβράνη οξειδίου TiO₂ σε ένα φυσιολογικό περιβάλλον και η χημική του σύνθεση είναι παρόμοια με αυτή της υδροξυαπατίτη (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) των ανθρώπινων οστών, η οποία μπορεί να προκαλέσει προσκόλληση και πολλαπλασιασμό οστεοβλαστών. Τα κλινικά δεδομένα δείχνουν ότι:
Η δύναμη συγκόλλησης μεταξύ των τιτανίου και του οστικού ιστού μπορεί να φτάσει τα 15-25MPa (ισοδύναμο με το 70% της αντοχής της φυσικής οστικής διεπαφής);
Η εναπόθεση νέου οστικού ιστού στην επιφάνεια του τιτανίου μπορεί να παρατηρηθεί 6-8 εβδομάδες μετά την επέμβαση (σε σύγκριση με περισσότερες από 12 εβδομάδες για εμφυτεύματα από ανοξείδωτο χάλυβα).
Δεν υπάρχει κίνδυνος απελευθέρωσης ιόντων μετάλλων
Το τυπικό δυναμικό ηλεκτροδίου του τιτανίου είναι -1,63V, το οποίο βρίσκεται σε παθητικοποιημένη κατάσταση στο περιβάλλον του ανθρώπινου σώματος και η απελευθέρωση ιόντων είναι <0,1μg/L (πολύ χαμηλότερη από τα 5μg/L που καθορίζονται στο πρότυπο ISO 10993). Τα εμφυτεύματα από ανοξείδωτο χάλυβα μπορεί να απελευθερώσουν αλλεργιογόνα ιόντα όπως Ni²+ και Cr³+, προκαλώντας δερματίτιδα εξ επαφής (η συχνότητα είναι περίπου 5%-10%).
3. Εφαρμογή των χυτών τιτανίου σε ορθοπεδικές προθέσεις: λύσεις πλήρους διάστασης από την αντικατάσταση των αρθρώσεων έως τη σπονδυλική σταθεροποίηση
1. Τεχνητές αρθρώσεις: μια γραμμή ζωής που αντικαθιστά τη «φθορά»
Προθέσεις άρθρωσης ισχίου: Τα κοτυλιαία κύπελλα και τα μηριαία στελέχη που χυτεύονται με κράματα τιτανίου (όπως Ti-6Al-4V ELI) έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
Αντοχή στη φθορά: Αφού η επιφάνεια ψεκαστεί με πλάσμα με επίστρωση υδροξυαπατίτη, ο ρυθμός φθοράς είναι μικρότερος από 0,1 mm/έτος (καλύτερος από το κράμα κοβαλτίου-χρωμίου-μολυβδαινίου).
Οστεοενσωμάτωση: η πορώδης επίστρωση τιτανίου (πορώδες 60%-70%, μέγεθος πόρων 300-500μm) μπορεί να προωθήσει την ανάπτυξη οστικών κυττάρων για να σχηματιστεί ένα «μηχανικό κλείδωμα».
Περίπτωση: Το σύστημα αντικατάστασης ισχίου με τη βοήθεια ρομπότ Mako της Zimmer Biomet χρησιμοποιεί προθέσεις χύτευσης τιτανίου με 10ετή ποσοστό επιβίωσης άνω του 95%.
Προθέσεις άρθρωσης γόνατος: Τα επιφανειακά πλατώ και οι μηριαίοι κόνδυλοι που κατασκευάζονται από χυτά τιτανίου μπορούν να επιτύχουν πολύπλοκο σχεδιασμό καμπύλης επιφάνειας μέσω χύτευσης με επένδυση, να ταιριάζουν με την ανθρώπινη ανατομική δομή και να μειώσουν τον κίνδυνο συγκέντρωσης τάσης.
2. Σύστημα εσωτερικής σπονδυλικής σταθεροποίησης: αναδιαμόρφωση της σπονδυλικής σταθερότητας
Κλωβός τιτανίου: χρησιμοποιείται για οσφυϊκή σύντηξη, η δομή πλέγματος του χυτού κλωβού τιτανίου μπορεί να γεμιστεί με αυτόλογο οστό και το ελαστικό του μέτρο (110GPa) είναι κοντά στο σπογγώδες οστό (1-10GPa), μειώνοντας τη σκίαση τάσης των παρακείμενων σπονδύλων;
Βίδα πεδίσκου: Η ακρίβεια σχεδιασμού σπειρώματος των βιδών χύτευσης τιτανίου μπορεί να φτάσει τα ±0,05 mm και η βλάβη στον φλοιό των οστών κατά την εμφύτευση είναι 30% χαμηλότερη από αυτή των βιδών από ανοξείδωτο χάλυβα.
3. Επισκευή τραυμάτων: «αόρατη υποστήριξη» για τη σταθεροποίηση καταγμάτων
Οστικές πλάκες και βίδες: Τα χυτά τιτανίου μπορούν να κατασκευαστούν σε εξαιρετικά λεπτές πλάκες (πάχος 1,5-2,0 mm), οι οποίες είναι κατάλληλες για μικρά κατάγματα οστών στα χέρια και τα πόδια. Η μετεγχειρητική ανάπτυξη ακτίνων Χ είναι καθαρή και δεν επηρεάζει τη διαγνωστική απεικόνιση;
Ενδομυελικό καρφί: Η στρεπτική αντοχή των ενδομυελικών καρφιών από κράμα τιτανίου είναι 20% υψηλότερη από αυτή του ανοξείδωτου χάλυβα, η οποία είναι κατάλληλη για τη σταθεροποίηση καταγμάτων μακρών οστών (όπως κατάγματα άξονα μηριαίου).
IV. Εφαρμογή των χυτών τιτανίου σε στοματικά εμφυτεύματα: «Λειτουργική ανακατασκευή» από ένα δόντι έως την αποκατάσταση ολόκληρου του στόματος
1. Εμφύτευμα ενός δοντιού: «μηχανική προσομοίωση» συγκρίσιμη με τα πραγματικά δόντια
Σώμα εμφυτεύματος: κυλινδρικά ή κωνικά εμφυτεύματα κατασκευασμένα από χυτά τιτανίου, αφού η επιφάνεια υποβληθεί σε επεξεργασία με αμμοβολή όξινης χάραξης (SLA), ο χρόνος οστεοσύνδεσης μπορεί να μειωθεί σε 3-4 εβδομάδες. Για παράδειγμα:
Το 5ετές ποσοστό επιβίωσης των εμφυτευμάτων Swiss Straumann (Ti-6Al-4V ELI) είναι >98% και το ποσοστό επιτυχίας είναι 5%-8% υψηλότερο από αυτό των εμφυτευμάτων καθαρού τιτανίου;
Σύνδεση στηρίγματος: Η ακρίβεια σύνδεσης του στηρίγματος χύτευσης τιτανίου και του εμφυτεύματος είναι 50μm, η οποία μπορεί να μειώσει την ανάπτυξη βακτηρίων που προκαλείται από μικροκενά.
2. Εμφυτεύματα ολόκληρου του στόματος και αποκαταστάσεις γναθοπροσωπικού: Χύτευση ακριβείας πολύπλοκων δομών
Βραχίονας εμφυτεύματος All-on-4 ολόκληρου του στόματος: Οι βραχίονες από κράμα τιτανίου κατασκευάζονται μέσω τεχνολογίας χύτευσης με επένδυση, η οποία μπορεί να στερεώσει 4-6 εμφυτεύματα ταυτόχρονα για να υποστηρίξει την αποκατάσταση οδοντοστοιχίας και να μειώσει το βάρος κατά 40% σε σύγκριση με τις παραδοσιακές τμηματικές αποκαταστάσεις;
Αποκαταστάσεις γναθοπροσωπικού: Τα χυτά τιτανίου μπορούν να προσαρμοστούν για την κατασκευή πολύπλοκων αποκαταστάσεων γναθοπροσωπικών ελαττωμάτων όπως ζυγωματικά οστά και κάτω γνάθο. Για παράδειγμα: Οι γναθοπροσωπικές προθέσεις χύτευσης τιτανίου από τη γερμανική εταιρεία BEGO μοντελοποιούνται μέσω δεδομένων CT και το σφάλμα εφαρμογής είναι μικρότερο από 0,3 mm.
5. Άλλες καινοτόμες εφαρμογές των χυτών τιτανίου στον ιατρικό τομέα
Καρδιαγγειακά εμφυτεύματα:
Χυτά από κράμα τιτανίου-νικελίου (κράμα μνήμης) χρησιμοποιούνται για την κατασκευή αγγειακών στεντ, τα οποία αποκαθιστούν το προκαθορισμένο σχήμα σε θερμοκρασία σώματος και υποστηρίζουν την εσωτερική διάμετρο του αιμοφόρου αγγείου. Η ευελιξία τους είναι 5 φορές υψηλότερη από αυτή των στεντ από ανοξείδωτο χάλυβα;
Εμφυτεύματα αυτιού:
Τεχνητές οστικές αλυσίδες κατασκευασμένες από χυτά τιτανίου ζυγίζουν μόνο 0,1-0,3 g και η απόδοση αγωγιμότητας του ήχου είναι 30% υψηλότερη από αυτή των πλαστικών εμφυτευμάτων. Είναι κατάλληλα για ασθενείς με αγώγιμη απώλεια ακοής;
Επισκευή μαλακών ιστών:
Επιθέματα επικαλυμμένα με τιτάνιο χρησιμοποιούνται για την αποκατάσταση κήλης κοιλιακού τοιχώματος. Η πορώδης δομή τους μπορεί να προωθήσει την ανάπτυξη ινώδους ιστού και να μειώσει τον κίνδυνο μετατόπισης του επιθέματος (το ποσοστό μετατόπισης των παραδοσιακών επιθεμάτων πολυπροπυλενίου είναι περίπου 8%-12%).
VI. Μελλοντικές τάσεις: Από την «Λειτουργική αντικατάσταση» στην «Βιολογικά ενεργή ενσωμάτωση»
Αναβάθμιση τεχνολογίας τροποποίησης επιφανειών:
Η επιφάνεια των χυτών τιτανίου είναι επικαλυμμένη με βιοδραστικό γυαλί (όπως 45S5 Bioglass®), το οποίο μπορεί να απελευθερώσει ιόντα Ca²+ και PO₄³- για να προωθήσει την οστεοποίηση και να επιταχύνει την οστεοενσωμάτωση;
Συνδυασμός 3D εκτύπωσης και χύτευσης:
Πρώτον, χρησιμοποιήστε την τεχνολογία SLM για να εκτυπώσετε πορώδη τιτανίου και, στη συνέχεια, γεμίστε πυκνά κελύφη τιτανίου μέσω χύτευσης με επένδυση για να επιτύχετε μια σύνθετη δομή «πορώδους επιφάνειας + πυκνού πυρήνα», ενώ παράλληλα καλύπτετε τις ανάγκες της οστεοενσωμάτωσης και της μηχανικής υποστήριξης;
Έρευνα και ανάπτυξη υποβαθμίσιμων κραμάτων τιτανίου:
Το κράμα μαγνησίου τιτανίου (όπως Ti-2Mg-3Zn) μπορεί να υποβαθμιστεί αργά στο σώμα, απελευθερώνοντας ιόντα μαγνησίου για την προώθηση της οστεογένεσης και είναι κατάλληλο για βραχυπρόθεσμη σταθεροποίηση (όπως σταθεροποίηση καταγμάτων σε παιδιά).
Συμπέρασμα: Τα χυτά τιτανίου έχουν γίνει το «χρυσό υλικό» στον τομέα των ιατρικών εμφυτευμάτων με την εξαιρετική βιοσυμβατότητα, τις μηχανικές ιδιότητες και τις ακριβείς δυνατότητες χύτευσης. Από τις ορθοπεδικές μεγάλες αρθρώσεις έως τα στοματικά μικροεμφυτεύματα, τα πλεονεκτήματά του δεν είναι μόνο στην αντικατάσταση κατεστραμμένων ιστών, αλλά και στην προώθηση της ανάπτυξης της αναγεννητικής ιατρικής μέσω της «αρμονικής αλληλεπίδρασης» μεταξύ των υλικών και του ανθρώπινου σώματος. Με τις καινοτομίες στη μηχανική επιφανειών και το σχεδιασμό κραμάτων, η εφαρμογή των χυτών τιτανίου στην εξατομικευμένη ιατρική και την ακριβή θεραπεία θα συνεχίσει να εμβαθύνει, παρέχοντας στους ασθενείς μακροχρόνιες και πιο άνετες λύσεις εμφυτευμάτων.
