1. أي التيتانيوم من الدرجة الطبية؟
يشير التيتانيوم من الدرجة الطبية إلى سبائك التيتانيوم محددة أو التيتانيوم النقي الذي يلبي التوافق الحيوي الصارم ، ومقاومة التآكل ، ومعايير الممتلكات الميكانيكية للاستخدام في الأجهزة الطبية والزرع. مواد التيتانيوم الطبية الأكثر شيوعًا هي:
التيتانيوم النقي (CP التيتانيوم ، الصف 1 ، 2 ، 3 ، 4): يتم استخدام درجات التيتانيوم النقية (CP) من 1 إلى 4 في التطبيقات الطبية ، مع كون الصف الثاني هو الأكثر اعتمادًا على نطاق واسع. إنها توفر توافقًا حيويًا ممتازة ، ومقاومة للسوائل الجسدية ، والليونة ، مما يجعلها مناسبة للزرع غير الحاملة (على سبيل المثال ، لوحات الأسنان ، والمقاطع) أو المكونات التي تحتاجها المرونة.
سبائك التيتانيوم (TI-6AL-4V ELI): نسخة معدلة من سبيكة TI-6AL-4V ، "Eli" تعني "خلفيًا منخفضًا للغاية". لقد خفضت مستويات العناصر الخلالية (على سبيل المثال ، الأكسجين ، الكربون ، النيتروجين) لتعزيز الصلابة والتوافق الحيوي. هذه السبائك هي المعيار الذهبي لزراعة الحمل (على سبيل المثال ، بدائل الورك والركبة ، الأجهزة الشوكية) بسبب نسبة القوة إلى الوزن العالية ومقاومة التعب.
يتم اعتماد هذه المواد من قبل الهيئات التنظيمية (على سبيل المثال ، FDA ، ISO) للتأكد من أنها لا تتفاعل بشكل ضار مع الأنسجة البشرية أو السوائل الجسدية.
2. ما نوع التيتانيوم المستخدم للزراعة الطبية؟
مواد التيتانيوم الأولية المستخدمة في عمليات الزرع الطبية هي:
TI-6AL-4V ELI: كما ذكرنا ، هذه السبائك هي المهيمنة على زراعة الحمل (على سبيل المثال ، سيقان الورك ، الاصطناعية في الركبة ، مسامير العظام). إن مزيجها من قوة الشد العالية (~ 860 MPA) ، ومقاومة التعب ، والتوافق الحيوي يجعلها مثالية لتحمل الضغوط الميكانيكية للحركة اليومية.
التيتانيوم نقي تجاري (CP) (الصفوف 2 و 4): يتم استخدام Titanium من الدرجة الثانية CP للتطبيقات غير الحاملة مثل زراعة الأسنان ، وأغلفة أجهزة القلب ، والأدوات الجراحية ، وذلك بفضل ليونة ومقاومة التآكل. يتم استخدام الصف 4 ، أقوى من الصف 2 ، لأدوار أكثر تطلبًا قليلاً ، مثل لوحات العظام.
سبائك بيتا التيتانيوم (على سبيل المثال ، TI-13NB-13ZR ، TI-6AL-7NB): توفر هذه السبائك توافقًا حيويًا محسّنًا (انخفاض مخاطر التفاعلات الحساسية مقارنة بالسبائك المحتوية على الفاناديوم مثل Ti-6AL-4V) وتستخدم في عمليات الزرع المتخصصة ، بما في ذلك الأجهزة الأسنان وجراحة العظام ، حيث يكون توافق الأنسجة المعزز أمرًا بالغ الأهمية.
3. ما هي أعلى درجة من التيتانيوم؟
يشير "درجة" التيتانيوم عادةً إلى نقاء (لتيتانيوم CP) أو تكوين السبائك ، مع درجات أعلى غالبًا ما تشير إلى قوة أكبر أو خصائص محددة. ومع ذلك ، لا يوجد "أعلى درجة" واحد لأنه يعتمد على السياق:
لتيتانيوم نقي تجاري (CP): تتراوح الدرجات من 1 إلى 4 ، مع ارتفاع درجات أعلى محتوى الأكسجين وبالتالي قوة أكبر. الصف 4 هو أقوى التيتانيوم CP (قوة الشد ~ 485 ميجا باسكال) ولكن أقل من الدرجات المنخفضة.
لسبائك التيتانيوم: القوة تختلف عن طريق السبائك. على سبيل المثال:
Ti-6AL-4V (الصلب) لديه قوة شد ~ 860 mpa.
يمكن أن تصل TI-10V-2FE-3AL ، وهي سبيكة تجريبية عالية القوة ، إلى نقاط قوة الشد من 1،100-1200 ميجا باسكال ، مما يجعلها واحدة من أقوى سبائك التيتانيوم. يتم استخدامه في تطبيقات الفضاء والتطبيقات عالية الأداء حيث تكون القوة الشديدة مطلوبة.
وبالتالي ، غالباً ما تعتبر سبائك بيتا TI-10V-2FE-3AL ومتشابهة ذات قوة عالية من "أعلى درجة" من حيث القوة الميكانيكية.
4. هل يمكن لصدأ التيتانيوم؟
لا ، التيتانيوم لا يصدأ بالمعنى التقليدي. يشير الصدأ على وجه التحديد إلى أكسدة الحديد (تشكيل أكسيد الحديد). ومع ذلك ، التيتانيوميفعلالأكسدة ، لكن هذه العملية تخلق طبقة وقائية تمنع المزيد من التآكل:
عند تعرضه للهواء أو الماء ، يشكل التيتانيوم طبقة أكسيد رقيقة وكثيفة (ثاني أكسيد التيتانيوم ، تيو) على سطحه. هذه الطبقة هي شفاء ذاتيًا إذا خدشها ، فهي تعمل بسرعة على إصلاح الأكسجين والرطوبة من الوصول إلى المعدن الأساسي.
هذا التخميل يجعل التيتانيوم مقاومًا للغاية للتآكل في معظم البيئات ، بما في ذلك المياه المالحة والأحماض والسوائل الجسدية (سبب رئيسي لاستخدامه في عمليات الزرع الطبية والتطبيقات البحرية).
على الرغم من أن التيتانيوم لا يصدأ ، إلا أنه يمكن أن يتآكل في الظروف القاسية ، كما هو الحال في حمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك المركز ، أو في البيئات ذات المستويات العالية من الفلوريد (على سبيل المثال ، بعض المواد الكيميائية الصناعية). هذه السيناريوهات نادرة ، ولا تزال مقاومة تآكل التيتانيوم أعلى بكثير من معظم المعادن ، بما في ذلك الصلب والألومنيوم.
