Использование металлических материалов в медицинской промышленности должно быть абсолютно безвредным для организма человека. При коррозии металла он может растворять ионы металлов, для организма (человеческого тела) клеточной организации воздействия, поэтому необходимо выбирать не поддающиеся коррозии, высококоррозионностойкие металлические материалы, титан является своего рода высоким коррозионностойкие материалы. Медицинские металлические материалы от серии нержавеющей стали до серии сплавов на основе кобальта и титана, соотношение титана и титановых сплавов увеличивается. Количество титана, используемого в медицинской промышленности во всем мире, составляет около 1,000 тонн в год.
Чтобы наблюдать за реакцией ионов металлов на адаптацию человеческого организма, в лаборатории был проведен метод оценки клеточной адаптируемости с использованием клеток, чувствительных к ионам металлов, таких как фибробласты легких мыши (клетки V79) и мышиные (20-дневные- старые мыши) ткани фибробластов (клетки I929), которые используются для медицинских экспериментов в Китае и Независимым административным институтом технологий оценки продуктов (IAIPET). Мы разделили ионы элементарных мономеров, предоставленные Техническим комитетом по стандартизации биологической оценки медицинских изделий (TCSBMD), на три группы, как показано на рис. 1, по их реакции на организм человека (живые организмы).
Ванадий (V), никель (Ni) и медь (Cu) признаны высокотоксичными, а гибель клеток происходит в течение короткого периода времени при концентрации частей на миллион (×{{0}}) этих элементов. Результаты эксперимента с ванадием (V) и никелем (N) в ячейках V79 показаны на рисунке 2. Результаты недельного иммерсионного теста показали, что все клетки погибали, когда содержание никеля составляло около 10×10-6 ( pm=частей на миллион), в то время как ванадия (V) было на две цифры меньше, и все клетки погибали, когда ванадий составлял около 0,6×10-6. Во-вторых, когда твердые ткани (кости) и мягкие ткани (сухожилия) мелких животных, таких как крысы и кролики, были закопаны в металлические листы для тестирования, было несомненно, что эти токсичные металлы вызывали некроз твердых тканей (костей) и мягкие ткани (сухожилия) в контактной части.
Энергия формирования популяции клеток a-V79 в зависимости от концентрации ионов никеля (Ni).
Энергия формирования популяции клеток b-V79 в зависимости от концентрации ионов ванадия (V).
Другая группа считается повреждающей в состоянии имплантации и прикрепления в фиброзной ткани в месте контакта, образуя своего рода реакцию биомассы, которая выбрасывается наружу из тела, и это относится к железу. алюминий, золото, серебро и так далее. К этому типу относятся обычные металлические материалы, такие как нержавеющая сталь SUS 304L и нержавеющая сталь SUS 36L, а также кобальт-хромовые сплавы. Металлический кусок, внедренный в твердую ткань, которая не срослась с костными клетками, удаляется плавно и без сопротивления при проведении теста на удаление через несколько недель.
Третья группа наименее реагирует с живыми организмами и пригодна для имплантации и прикрепления титана, циркония, ниобия, тантала, платины и так далее. Когда эти металлы имплантируются в живые организмы или прикрепляются к ним, они тесно связываются с твердыми и мягкими тканями и подвергаются соматизации.
В результате титан является безопасным металлом, поскольку он с меньшей вероятностью причинит вред живым организмам. При использовании титановых сплавов используемые легирующие элементы менее устойчивы к коррозии, чем чистый титан, а при возникновении коррозии легирующие элементы растворяются. Необходимо выбирать легирующие элементы, устойчивые к коррозии и неинвазивные. Из титановых сплавов сплав Ti-6AI-4V уже давно используется в самолетостроении и в инженерном оборудовании, устойчивом к морской воде, и имеет большое количество примеров использования. В медицинской сфере уже давно используются сплавы ELI, обладающие хорошей коррозионной стойкостью (низкое содержание железа, кислорода и водорода). Однако недавно в рамках исследований и разработок титановых сплавов для имплантации и размещения мы стандартизировали сплав Ti-13Nb-13Zr, заменив ванадий (V) ниобием (Nb), который представляет собой безопасный сплав, согласно отчету о мутагенности мономера (ASTM, ISO). Существует также хорошо принятый и агрессивный сплав, выделяющий алюминий, который скоро появится в продаже.
