의료용 티타늄

수술용 임플란트 금속재료로도 알려진 의료용 금속재료는 주로 인체 조직의 진단, 치료, 대체 또는 강화에 사용됩니다. 지난 20년간 금속의료재료의 개발은 고분자재료, 복합재료, 하이브리드 및 파생재료 등의 생체의료재료에 비해 상대적으로 더디었지만 강도가 높고 인성이 좋으며 굽힘피로에 강하고 가공성이 우수한 특성을 갖고 있다. 성능. 다른 의료용 소재로 대체할 수 없는 우수한 특성을 갖고 있으며, 임상에서 가장 널리 사용되는 내하중 임플란트 소재입니다. 특히 금속 3D 프린팅 기술의 발전으로 금속 의료용 소재의 활용이 더욱 확대되고 있습니다. 가장 중요한 응용 분야는 골절 고정판, 나사, 인공 관절 및 치아 뿌리 임플란트입니다.

의료용 티타늄 합금

의료용 티타늄 합금(티타늄 기반 합금 생체 의학 재료)은 지금까지 알려진 가장 생체 적합성 금속 중 하나입니다. 1940년대부터 티타늄과 티타늄 합금은 점차적으로 임상 의학에 사용되었습니다. 1951년에 인간은 순수 티타늄을 사용하여 뼈판과 뼈 나사를 제조하기 시작했습니다. 중반-1970에는 티타늄과 티타늄 합금이 의학에 널리 사용되기 시작했으며 가장 유망한 의료 재료 중 하나가 되었습니다. 현재 티타늄 및 티타늄 합금은 주로 정형외과 분야, 특히 사지 뼈와 두개골의 재활 분야, 다양한 골절 내부 고정 장치, 인공 관절, 두개골 및 경막(그림 1), 인공 심장 판막, 치아 제조에 사용됩니다. , 잇몸, 브래킷 등 소켓 및 크라운. 그 중 가장 널리 사용되는 의료용 티타늄 합금은 GR5(Ti-6A1-4V)입니다. 이 합금은 상온에서 10베타 2상 혼합 구조를 가지며, 용체화 처리 및 시효 처리를 통해 강도 및 기타 기계적 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

그림 1 의료용 티타늄 합금 두개골 의료용 형상 기억 합금 심혈관 스텐트

티타늄 및 티타늄 합금의 밀도는 약 4.5g/cm3이며 이는 스테인레스강 및 코발트 합금 밀도의 거의 절반입니다. 밀도는 인간 경조직의 밀도에 가깝고 생체 적합성, 내식성, 피로 저항성은 스테인레스 스틸 및 코발트 합금보다 우수합니다. 현재 최고의 금속 의료 재료입니다. 티타늄 및 티타늄 합금과 인체의 친화성은 표면의 치밀한 산화티타늄(TiO2) 보호막이 체액 내 칼슘 및 인 이온의 침착을 유도하여 인회석을 형성하여 특정 생물학적 활성 및 골융합을 나타낼 수 있다는 사실에서 비롯됩니다. 능력. 강하고 특히 골내 이식에 적합합니다. 티타늄 및 티타늄 합금의 단점은 경도가 낮고 내마모성이 좋지 않다는 것입니다. 마모가 발생하면 먼저 산화막이 파괴되고 마모 입자의 부식 생성물, 특히 Ti-6A{{에 포함된 독성 바나듐(V)이 인체 조직에 유입됩니다. 5}}V 합금은 임플란트 실패로 이어질 수 있습니다. 티타늄 및 티타늄 합금의 내마모성을 향상시키기 위해 티타늄 및 티타늄 합금 제품의 표면을 고온 이온 암모니아 처리 또는 이온 주입 기술로 처리하여 표면 내마모성을 향상시킬 수 있습니다. 최근에는 V, Al 및 기타 인체에 유해한 원소를 줄이고 티타늄 합금의 생체 적합성을 효과적으로 향상시키는 데 중점을 둔 일부 새로운 티타늄 합금(주로 -형 합금)이 개발되었습니다.