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Los materiales metálicos se han introducido durante mucho tiempo en la vida de las personas. Los materiales funcionales biomédicos modernos comenzaron en la década de 1930. Inicialmente, el acero inoxidable se ha desarrollado para implantes y aplicaciones médicas. El segundo material es una aleación a base de cobalto. Alrededor de la década de 1960, el titanio y sus aleaciones siguieron como la última generación de biomateriales metálicos. Desde sus inicios, el titanio ha sido conocido como un metal milagroso y ha recibido una gran atención.
¿Qué hace que el titanio sea tan especial?
Como metal de transición, el titanio tiene las características de baja densidad y alta resistencia. Es resistente a la corrosión en una variedad de condiciones. Lo más importante es que el titanio es inerte y no se ve afectado por los fluidos y tejidos corporales. Estos son los llamados biocompatibilidad y resistencia a la corrosión. Son un requisito clave para las aplicaciones médicas.
La Tabla 1 describe las propiedades básicas del titanio, el acero inoxidable y las aleaciones de cobalto. El titanio tiene una densidad mínima de 4,51 g/cm-3, mientras que el acero inoxidable tiene una densidad de 8 g/cm-3. Con una resistencia a la tracción comparable, el titanio termina con una mayor relación resistencia-densidad de 76 kN m/kg. 20 por ciento más alto que el acero inoxidable (resistencia/densidad 63 kN m/kg). El valor del módulo de elasticidad del titanio es solo la mitad que el del acero inoxidable convencional y las aleaciones de cobalto. Está más cerca del esqueleto humano. El titanio también es no ferromagnético y tiene baja expansión térmica y conductividad eléctrica.
El titanio y sus aleaciones tienen algunas de las propiedades más útiles que los han hecho muy exitosos en ortopedia, implantes e instrumentos quirúrgicos. Standard Titanium Co. es un fabricante y proveedor de trenes de laminación y productos terminados de titanio y cobre-níquel, que cubre la más amplia gama de productos, grados y tamaños de trenes de laminación.
Standard Titanium Co. está ubicada en el centro de producción de titanio de China, lo que brinda al mercado los precios más bajos y los más altos estándares de ingeniería de metales. Estamos seguros de que no se nos puede ganar en precio y calidad, y hemos lanzado la garantía de promesa de precio. Los clientes de todo el mundo eligen a Standard Titanium como su proveedor de confianza de molinos y productos terminados de titanio y cobre-níquel.
Articulaciones artificiales e implantes médicos
La población mundial está envejeciendo. Ahora vivimos vidas muy activas y deseamos vivir más tiempo. Abundan las lesiones por ejercicio extenuante, accidentes de tráfico y otros accidentes. Claramente, la demanda de articulaciones artificiales está creciendo. El titanio y sus aleaciones se utilizan comúnmente en la fabricación de dispositivos implantables como: caderas artificiales, rodillas artificiales, placas óseas, tornillos de fijación de fracturas, prótesis de válvulas cardíacas, marcapasos y corazones artificiales. En todo el mundo, más de 100 millones de pacientes reciben terapia de reemplazo cada año y se implantan más de 1,000 toneladas de titanio en los pacientes.
Mecánicamente, estos implantes metálicos deben tomar forma y permanecer funcionales durante su uso. Nuestras actividades diarias incluyen doblar, torcer, apretar y contracciones musculares. Estas piezas fabricadas por el hombre no deben degradarse cuando se someten a cargas de fatiga, desgaste e impacto. El titanio es un 50 % más ligero que el acero inoxidable y tiene una relación resistencia/densidad un 20 % más alta. Es más ligero y más fuerte. Cuando se implanta en el cuerpo humano, reduce la carga en el cuerpo. El paciente se sentirá más flexible y activo. Habrá presión entre la parte artificial y el cuerpo humano. El llamado estrés interfacial es causado por el desajuste del módulo elástico. Como puede verse en la Tabla 1, el módulo elástico del titanio es el más bajo entre los tres materiales. La compatibilidad mecánica de los implantes de titanio con el hueso humano es mucho mejor.
Fisiológicamente, el cuerpo rechaza los objetos extraños. Cuando el acero inoxidable y las coaleaciones se utilizan como biomateriales, la inflamación, el enrojecimiento y la picazón se observan clínicamente después de la cirugía de implantación. El titanio y las aleaciones de titanio son materiales metálicos biológicamente inertes bien conocidos. Tienen una excelente resistencia a la corrosión en el entorno de inmersión de la sangre humana. Es muy resistente a la sangre y los tejidos humanos, lo que garantiza una buena compatibilidad. Prácticamente no hay contaminación ni reacciones alérgicas, lo que mejora enormemente la recuperación del paciente. Esta es la base para la aplicación generalizada de titanio.
En general, el titanio comercialmente puro (Cp Ti) se considera el mejor candidato porque el titanio puro tiene la mejor biocompatibilidad. Pero Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr y Ti-6 Las aleaciones Al-4V ELI también se utilizan ampliamente en implantes médicos. Visite nuestro sitio web para obtener información sobre nuestras diversas ofertas.
equipo ortopédico
La tarea principal de la ortopedia es ajustar las deformidades esqueléticas. Un cuerpo torcido necesita fuerza externa para ayudarlo a regresar a su posición normal. Los dispositivos ortopédicos deben brindar un fuerte apoyo y recordar la forma correcta del cuerpo. Además de la resistencia al desgaste y la corrosión, la propiedad única requerida aquí es la memoria de forma. Las aleaciones con memoria de forma de titanio y níquel combinan una fuerte resistencia y propiedades de memoria. En la actualidad, las placas óseas comunes, los clavos intramedulares, la fijación interna mandibular y la corrección de escoliosis están hechos de aleaciones de titanio y níquel.
implante dental
Los implantes dentales son un poco diferentes. Existen tres tipos de implantes dentales: osteointegrados, miniimplantes para anclaje ortodóntico y cigomáticos. El titanio se ha utilizado como coronas dentales, pines de corona, puentes fijos, puentes de porcelana, puentes adheridos, anillos de retención de dentaduras postizas, bases, dispositivos de conexión y dispositivos de refuerzo. Casi todas las partes metálicas de las dentaduras postizas están recubiertas de titanio.
Comencemos con una osteointegración típica. Primero, el médico colocará la "raíz" o "semilla" en el hueso de la mandíbula. Después de que se asiente, la superestructura del diente se unirá al implante. Entonces le crecerán nuevos dientes. Esta es la diferencia entre los implantes médicos y los implantes dentales. Los implantes médicos son reemplazos del tejido duro dañado, o "pegamento" o "tornillos" para conectar el tejido duro roto. Pero los implantes dentales ayudan a que crezcan nuevas estructuras. ¡Qué encantador!
Este procedimiento "fácil" requiere una excelente biocompatibilidad y propiedades térmicas. Cuando bebes sopa y comes helado, las personas pueden sentir calor y frío, pero estos sentimientos provienen de la boca, no de los dientes. Los dientes sanos no experimentan ninguna irritación.
El titanio tiene una expansión térmica muy baja. Cuando un implante a base de titanio se usa como "raíz", no se expande ni se contrae dentro de la boca de una persona. El diente recién formado permanecerá donde debe estar. La conductividad térmica del titanio es muy baja, solo 1/5 del acero inoxidable, 1/3 del aluminio y 1/2 del cobre. Cuando se usa como corona, no se transfiere a la estructura dental real. El titanio protege la pulpa del calor y el frío.
En el campo de la odontología, el titanio de fundición de precisión tiene las características de alta precisión dimensional, sin burbujas ni cavidades de contracción. Actualmente, 4 tipos de titanio comercialmente puro (Cp Ti) se utilizan exclusivamente para implantes dentales. Son grados ASTM 1 a 4. Todos tienen bajos niveles de conductividad electrónica, alta resistencia a la corrosión, estado termodinámico a pH fisiológico, baja tendencia a formar iones en ambientes acuosos y puntos isoeléctricos de óxidos de 5-6.
Del nivel 1 al 4, la pureza disminuye y la fuerza aumenta. El titanio de grado 2 es la estrella más popular en las aplicaciones de implantes. Su límite elástico mínimo de 275 MPa es comparable al de los aceros inoxidables austeníticos recocidos. Las aleaciones de titanio también se pueden utilizar cuando se requiere una mayor resistencia. Las aleaciones como Ti-6Al-4V también se utilizan en varias ocasiones.
Instrumentos quirúrgicos
En el desarrollo de instrumentos quirúrgicos, la primera generación es acero al carbono y su rendimiento ya no puede cumplir con los requisitos de uso clínico después de la galvanoplastia. A menudo causan infección. La segunda generación es acero inoxidable austenítico, pero el contenido de cromo es tóxico y tiene cierto impacto en el cuerpo humano.
En la fabricación de instrumentos quirúrgicos, las propiedades mecánicas y la ductilidad son los primeros aspectos a considerar. El metal debe tener cierta ductilidad para mantener la forma deseada sin defectos. Algunos instrumentos quirúrgicos básicos son largos y delgados, como bisturíes, fórceps y tijeras. Para garantizar un funcionamiento seguro, el instrumento requiere una cierta fuerza. Deben ser lo suficientemente fuertes y no romperse durante la cirugía. El módulo mínimo requerido para los instrumentos quirúrgicos es de 100 GPa. El módulo de titanio es 116 GPa.
Durante los procedimientos quirúrgicos, los instrumentos se exponen directamente al tejido vivo. Se requiere resistencia a la corrosión, biocompatibilidad y propiedades magnéticas. El titanio no es tóxico para el tejido humano. No provoca ninguna respuesta inmunitaria. Los quirófanos a veces están expuestos a campos magnéticos. Por ejemplo, una resonancia magnética produce un campo magnético de aproximadamente 1,5 Tesla. Este campo magnético puede afectar a los instrumentos quirúrgicos de varias maneras, entre las que se incluyen: movimiento no deseado causado por interacciones de campos magnéticos (es decir, efectos de misiles), calentamiento del instrumento debido a la deposición de energía de radiofrecuencia (RF) y fotografía asociada con el uso del instrumento. El titanio no es magnético para garantizar un funcionamiento seguro. Sus propiedades no magnéticas también eliminan la amenaza de daño a los diminutos y sensibles dispositivos electrónicos implantados.
Después de la cirugía, el proceso de esterilización se lleva a cabo bajo un chorro de vapor caliente a alta temperatura. Se utilizan varios limpiadores para limpiar bacterias e infecciones. Después de una limpieza repetida, el tamaño del instrumento no cambia y la calidad de la superficie no se ve afectada. El desgaste también debe ser mínimo. Los cirujanos necesitan instrumentos que funcionen cada vez que se utilizan. El titanio y las aleaciones de titanio tienen buena resistencia a la corrosión. El rango de temperatura de funcionamiento es de 150 o C a 500 o C.
Por último, pero no menos importante, el peso ligero del titanio lo hace especialmente adecuado para la microcirugía. Los instrumentos quirúrgicos livianos pueden reducir la fatiga del cirujano, especialmente durante los procedimientos a largo plazo.
En el campo de los dispositivos médicos, el titanio médico y las aleaciones de titanio son materiales metálicos de alta calidad y se utilizan ampliamente. Los electrodos láser, los taladros y las pinzas suelen estar hechos de titanio.
