Desde la década de 1940, muchos académicos han estudiado los correlatos del rendimiento del biorendimiento del titanio. Los estudios han involucrado múltiples disciplinas como microscopía electrónica y análisis bioquímicos físicos, químicos, biomédicos y avanzados. Es fundamental garantizar la presencia de una buena biocompatibilidad, compatibilidad mecánica y los criterios correspondientes para los implantes de titanio, como la metodología y el desarrollo de implantes quirúrgicos. A continuación se presentará una breve descripción de los estudios relacionados con la aplicación de tejido duro al tejido tumoral.
1 Propiedades biológicas de los materiales comúnmente utilizados para aleaciones craneales de titanio. Clavos tubulares de titanio puro.
1.1 Biocompatibilidad de las aleaciones de titanio para uso médico
Varios fisicoquímicos. después de la interacción entre las aleaciones de titanio y el cuerpo humano. Reacciones bioeléctricas y de otro tipo o tolerancia, como citotoxicidad, genotoxicidad, corrosión, hemólisis, alergia, etc. Las aleaciones de titanio tienen buena biocompatibilidad, son más fuertes que el acero inoxidable y las aleaciones a base de cobalto. La microestructura de las aleaciones de titanio se clasifica en términos de (por ejemplo, sistemas de titanio puro), + híbridos bifásicos (por ejemplo, G., Ti6al4V, etc.) o aleaciones de titanio de tipo -. o aleaciones de titanio tipo. Al diseñar la microestructura y seleccionar el diseño de un material de aleación de titanio médico, los diferentes componentes de la aleación deben estar libres de reacciones adversas. La primera generación Ti-6AL-4V (TC4) es una aleación de titanio típica + bifásica de alta temperatura. Sin embargo, esta aleación contiene v, un efecto secundario tóxico en los organismos vivos, y las aplicaciones clínicas han encontrado que v la biotoxicidad debería exceder la del Ni y el Cr. La segunda generación son las aleaciones de titanio tipo + Ti-6a1-7nB y Ti-5a1-2, FE, de Nb.5FE, que se han desarrollado en Suiza y Alemania. y está integrado en el estándar internacional de biomateriales.
El uso de aleación de titanio médico de tipo beta TI-13N-13ZR ratas bajas de tercera generación, TI-12MO-6ZR-2FE (TMZF ), TI-29NB-13TA-4. 6ZR (TNTZ) es el punto de investigación mundial de materiales de aleaciones de titanio para uso médico y el foco principal de la dirección de ayuda. TI-13NB-13ZR se desarrolló en 1994 y fue el primero en incluirse formalmente en el estándar internacional TI-12MO-6ZR-2FE (TMZF). se utilizó en el año 2000 y se ha utilizado en la fabricación de articulaciones de cadera. Estas nuevas aleaciones de beta titanio tienen un módulo de elasticidad relativamente bajo. Es importante tener una buena biocompatibilidad para prevenir la densidad ósea y reducir la posibilidad de fallo del implante. Los factores que afectan la biocompatibilidad incluyen el tipo de sustancia del implante, la morfología y la morfología de la superficie del dispositivo, el trabajo, las propiedades fisicoquímicas y las propiedades mecánicas. Con el fin de
Al alterar la caracterización y las propiedades biológicas de los biomateriales, la aplicación de diferentes métodos de procesamiento permite el control sobre una gama más amplia de formas microestructurales. La biocompatibilidad y las propiedades osteogénicas se pueden mejorar aún más. Los métodos de tratamiento convencionales pueden clasificarse en términos generales en mecánicos, físicos, químicos y electroquímicos. Estos incluyen el uso de titanio pulido con chorro de arena y aleaciones de titanio, suspensión de plasma de titanio, recubrimientos de hidroxiapatita, oxidación por microarco, grabado con ácido o grabado con chorro de arena, que pueden promover la formación de deshidratación de la superficie ósea, acortar el proceso de curación del hueso y facilitar el ensamblaje. de tejido óseo nuevo para formar un ensamblaje mecánico. Aumentando así la resistencia del implante y del tejido óseo.
1.2 Compatibilidad biomecánica de los materiales médicos de aleación de titanio
Los sustitutos de huesos y articulaciones están sujetos a una variedad de efectos de flexión, compresión, extensión, cizallamiento y otros efectos biomecánicos. Por tanto, las propiedades mecánicas de los implantes son muy exigentes. Las propiedades mecánicas determinan cómo se selecciona un material metálico para una aplicación particular; las propiedades más importantes son dureza, resistencia a la tracción, módulo de elasticidad, resistencia a la abrasión, propiedades de fatiga y alargamiento. Si el implante óseo no es lo suficientemente fuerte o si las propiedades mecánicas entre el hueso y el implante no coinciden, esto se denomina incompatibilidad biomecánica. Comúnmente se investigan dos enfoques para las aleaciones de titanio en un intento de reducir o resolver la oclusión por tensión. Obtención de una buena compatibilidad biomecánica: un nuevo tipo de aleación de titanio médica que reduce el módulo de elasticidad de las aleaciones de titanio y mejora la bioactividad de las aleaciones de titanio. -tipo (que contiene Al y O, n elementos gaseosos), -tipo (que contiene Mo, NB, sarro, v, etc.). Las microestructuras de tipo (que contienen Al y O, elementos n-gaseosos), tipo (que contienen Mo, NB, Ta, v, etc.) y + - de tres tipos de aleaciones de titanio. Los diferentes procesamientos de las aleaciones controlan la proporción y distribución adecuadas de las fases - y - para formar diferentes organizaciones para mejorar sus propiedades mecánicas.
En los índices mecánicos individuales de las aleaciones de titanio no es deseable determinar si existe una compatibilidad biomecánica no deseada. Si se mejora la resistencia de una aleación de titanio, su módulo metálico de elasticidad, dureza/resistencia al desgaste, resistencia a la fatiga aumentará y su plasticidad disminuirá. La contradicción anterior hace que parte de la resistencia mecánica del material asegure que las otras propiedades mecánicas de la aplicación coincidan. El elemento EG, al, V es muy eficaz para la resistencia de las aleaciones de titanio. Sin embargo, la tenacidad plástica del material disminuye. Además, se mejora el módulo de elasticidad. Por lo tanto, las aleaciones médicas de titanio deben evitarse o añadirse en pequeñas cantidades. Sin embargo, elementos como zr, NB, Ta, Mo, HF, Sn pueden fortalecer el titanio con poco efecto sobre la tenacidad plástica. Al mismo tiempo, ayuda a reducir el módulo de elasticidad de las aleaciones de titanio. Se puede agregar. Se puede cambiar a la estructura de la cavidad interna de la reparación para preparar titanio poroso para reducir el módulo elástico o la rigidez. Las aleaciones de Ti{{0}}a1-4V inyectadas como superficies ramificadas se utilizan para la preparación de productos médicos. Sin embargo, el Ti6-Al4-V denso tiene un módulo elástico de 110 GPA y el hueso cortical natural de 0,5 GPA a 20 GPa.
Desde el punto de vista de la compatibilidad biomecánica, un gran número de estudios clínicos han demostrado la escasa compatibilidad de los materiales de los implantes metálicos convencionales. Existe una falta de coincidencia en las propiedades mecánicas del tejido óseo y una combinación interfacial débil con el tejido duro de reemplazo. Finalmente, aflojamiento del implante o fractura autóloga. La aplicación de nuevas tecnologías implantológicas como las aleaciones de titanio con estructuras de poros tridimensionales mejora la presencia de agujeros en el rendimiento del implante.
(1) La densidad, la fuerza y el módulo de elasticidad de los implantes metálicos se pueden ajustar a las dimensiones del tamaño de los poros y la porosidad para lograr compatibilidad mecánica. Evitar el hueso alrededor del implante reduce las deformidades del hueso nuevo y su capacidad de carga.
(2) La estructura de malla penetrante tridimensional y las superficies internas y externas rugosas favorecen a los osteoblastos con fuertes propiedades adhesivas, diferenciadas por el potencial proliferativo de sus superficies. Se puede formar una cicatrización ósea vertical, mejorando la fijación biológica del implante y el hueso. Además de la composición anterior, la estructura puede influir en las propiedades del material, y la fabricación y el procesamiento de aleaciones de titanio también pueden modular las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión del material en un rango relativamente amplio.
2 Propiedades de las aleaciones de titanio craneofaciales para el procesamiento personalizado de implantes
Las aleaciones de titanio tienen excelentes propiedades y, por lo tanto, requieren una variedad de métodos de moldeo para procesar formas específicas que cumplan con los requisitos. Los implantes médicos de aleación de titanio en forma de esquí se pueden preparar mediante la preparación de procesos de forjado de precisión, procesos de perfilado y procesos de fundición de precisión por fusión al vacío, por así decirlo. Las prensas termoeléctricas y otras prensas hidrostáticas pueden eliminar la organización interna suelta de la aleación fundida. Tiene propiedades de aleación mejoradas. Debido a la complejidad de la estructura del cráneo, el diseño y fabricación de defectos refractarios plegados ha sido difícil utilizando diseño asistido por ordenador (CAD), simulación numérica asistida por ordenador (CAE), técnicas de fabricación aditiva para la preparación (AM: AdditiveManufacure), etc. El diseño y fabricación de defectos refractarios ha sido difícil utilizando diseño asistido por computadora (CAD), simulación numérica asistida por computadora (CAE), técnicas de fabricación aditiva para la preparación de defectos refractarios. Garantiza un control preciso de la reparación final utilizando la forma compleja y la estructura interna del esqueleto craneal.
Se pueden diseñar técnicas de impresión 3D de creación rápida de prototipos basadas en haz de electrones o láser para obtener directamente implantes de titanio mesoporosos 3D con varias estructuras espaciales internas y diferentes porosidades basadas en cualquier diseño de modelo CAD 3D complejo. La rugosidad biológica de la superficie es más razonable y el proceso es más confiable. Y se pueden preparar diseñando con precisión las celdas de la malla y las dimensiones de la rejilla para su preparación, distribución espacial, forma, etc. Más aún, ajustando sus propiedades mecánicas. Y más, ajustando sus propiedades mecánicas. Hacer coincidir las propiedades mecánicas del tejido duro humano permite una fabricación personalizada. Tecnología de fabricación complementaria, también conocida como tecnología de impresión 3D. Las aplicaciones incluyen técnicas de impresión de metales 3D con el objetivo principal de preparar implantes personalizados para la reconstrucción de defectos de diversos grados del intraperitoneo, como la reconstrucción de defectos de la mandíbula. Las técnicas de impresión metálica 3D para la fabricación directa de implantes de titanio son principalmente: ebm (luz electrónica, ebm), Se-Lectivelasermelting (SLM), etc. Estos dos métodos han despertado un gran interés y se utilizan desde hace mucho tiempo en el campo de la fabricación de implantes de titanio. Estos dos métodos han atraído mucha atención porque proporcionan un control preciso sobre la estructura de los poros internos y las formas complejas. La impresión 3D para la fabricación de aleaciones de titanio es técnicamente difícil debido al punto de fusión relativamente alto del metal. Implica una variedad de procesos físicos como el cambio de fase sólido-líquido, la difusión superficial y la conductividad térmica. Las cuestiones a considerar incluyen si la aleación de titanio está bien organizada después de la cristalización, si toda la muestra es homogénea y el tamaño de las impurezas y los agujeros internos, por ejemplo. Además, el calentamiento y enfriamiento rápidos también causarán mayores tensiones residuales en la pieza de prueba.
La tecnología de fusión por haz de electrones se desarrolló a mediados de la década de 1960 mediante el desarrollo de una fuente de energía para haces de electrones. Al seleccionar un polvo metálico y luego fundirlo, un sistema informático controla la fusión y proyección de los electrones. Todo el proceso se lleva a cabo en un ambiente de vacío. La aleación Ti-6Al-4V se mantuvo entre 626 y 700 grados durante el proceso de preparación. La aleación tiene una mejor microestructura y combinación de propiedades mecánicas. Tiene las siguientes ventajas: la temperatura más alta mantiene la aleación preparada en el estado de retorno. Se eliminan las tensiones residuales en la pieza; Se garantiza la uniformidad de la microestructura de la aleación; La composición de aleación de la pieza es pura, lo que reduce el contenido de oxígeno; Reducción de la producción de fases martensíticas.
La aleación Ti-6Al-4V fue preparada por al-bermani, Blackmore y otros en el Reino Unido utilizando la máquina EBM Arcams12. Se estudió en profundidad la microestructura, la textura y las propiedades mecánicas de la aleación. BASS, un académico estadounidense, estudió la microestructura y las propiedades mecánicas de las aleaciones preparadas mediante el método EBM. Cabe señalar que la aleación tiene buenas propiedades mecánicas. Las propiedades de tracción de las aleaciones preparadas mediante este método son comparables a las de los métodos convencionales de preparación de aleaciones. Los académicos Koike y Joshi, en los Estados Unidos, utilizan el equipo EBM Arcama2 para implantes dentales con aleación TI-6AL-4Veli, la aleación debe poder someterse a pruebas y pruebas de fatiga. Murr et al. EE.UU. Estudiar la organización y propiedades mecánicas de la aleación Ti-6Al-4V mediante el método EBM y compararla con la aleación forjada de Ti-6AL-4V. Este estudio muestra la aleación Ti-6Al-4V mediante el método EBM, que tiene la resistencia y plasticidad de la aleación forjada. También es adecuado para la preparación de implantes médicos.
Otro académico nacional e internacional realizó pruebas de rendimiento de compresión y pruebas de fatiga en el material poroso de aleación TI-6AL-4V del método EBM. El primer caso clínico de EBM fabricado por EBM fue la implantación exitosa de un implante femenino de 83 años en 2011. La mayoría de los implantes de titanio personalizados se mecanizan, se encuentran, se forjan y se terminan con otros procesos preparatorios. En la fabricación directa de metal, por ejemplo, la EBM es superior a estas técnicas porque no sólo altera la topografía de la superficie del implante, sino que también permite la fabricación de formas y estructuras específicas de implantes basadas en archivos de diseño asistidos por computadora. El uso de implantes fabricados con EBM como alternativa al fresado y dirección convencionales se analiza en Cronskr y otros estudios. Se discute la viabilidad económica.
La elección de la tecnología de fusión por láser es una técnica que funde completamente polvos metálicos bajo la acción térmica de un rayo láser en 1995. La tecnología SLM ha sido validada para su aplicación exitosa en la fabricación biomédica de aleaciones de titanio. Se pueden formar materiales físicos y, previa solicitud, se pueden obtener materiales porosos con porosidad controlada y resistencia a la compresión correspondiente. Armas de destrucción masiva, Alemania, etcétera. Se utilizaron métodos típicos como MTT, Brdu y WST para probar el efecto del tamaño de poro de SLM sobre su biocompatibilidad y propiedades de compresión en la formación de armazones de Ti-6Al-4V.
3.Resumen
Como implantes quirúrgicos, es necesario implantar materiales de aleación de titanio con buena biocompatibilidad y compatibilidad mecánica en el anillo fisiológico a largo plazo. Garantizar la seguridad física y la estabilidad a largo plazo con beneficios terapéuticos es un factor importante. Además de la necesidad de un diseño riguroso y una selección de aleaciones sin efectos adversos, se garantiza la calidad de la metalurgia y el procesamiento del material, y se garantiza el control de su microestructura interna, microestructura y mejora de la condición de la superficie del material para optimizar el tratamiento. también una importante herramienta tecnológica.
