โลหะผสมไทเทเนียมชีวการแพทย์: สถานะการพัฒนาและการวิจัย

วัสดุที่เป็นโลหะเป็นวัสดุดั้งเดิมที่เก่าแก่ที่สุดในประวัติศาสตร์ของการพัฒนาชีวการแพทย์ของมนุษย์สำหรับการซ่อมแซมบาดแผลและการรักษากระดูก ตั้งแต่ปี 1930 โลหะผสม CoCr และสแตนเลสได้ถูกนำมาใช้ในด้านการแพทย์อย่างต่อเนื่องและกลายเป็นวัสดุโลหะแบบดั้งเดิมในปัจจุบันสำหรับการรักษาพยาบาล ในช่วงทศวรรษที่ 1940 ไททาเนียมชีวการแพทย์ที่มีประสิทธิภาพสูงได้รับการศึกษาและแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ทางคลินิก ไททาเนียมอัลลอยด์ทางการแพทย์มีประสบการณ์ 3 ขั้นตอน ตั้งแต่ไททาเนียมบริสุทธิ์ ไททาเนียม Ti-6Al-4V และไททาเนียมที่ปรับปรุงแล้วจนถึงโมดูลัสต่ำ :

◆1950-1980: ไทเทเนียมบริสุทธิ์ถูกใช้ครั้งแรกในด้านชีวการแพทย์และยืนยันความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี Ti-6Al-4V ใช้กันอย่างแพร่หลายในการซ่อมแซมหรือวัสดุทดแทนทางศัลยกรรม

◆1980-1990: ได้รับการยืนยันแล้วว่า V และ Al เป็นองค์ประกอบที่เป็นพิษและผลข้างเคียงต่อสิ่งมีชีวิต รุ่นที่สองของโลหะผสมไทเทเนียมทางการแพทย์ที่ปรับปรุงใหม่พร้อม Nb และ Fe แทนที่ V ได้รับการพัฒนา

◆1990 - ปัจจุบัน: ไททาเนียมอัลลอยด์ Ti13Nb13Zr ที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีขึ้นและโมดูลัสยืดหยุ่นต่ำได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ไบโอเมดิซีนที่มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมได้เปิดขึ้นตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา การพัฒนาและการใช้โลหะผสมไททาเนียม

ประเทศจีนได้เริ่มต้นการวิจัยและการประยุกต์ใช้วัสดุโลหะผสมไทเทเนียมทางการแพทย์ในปี 1970 ผ่านการวิจัยการเลียนแบบก่อนหน้านี้เกี่ยวกับ Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, และ ti-5al-2.5fe โลหะผสมไททาเนียมทางการแพทย์ ในช่วงต้นปี 1999 สถาบันวิจัยโลหะนอกกลุ่มเหล็กตะวันตกเฉียงเหนือได้พัฒนา TAMZ (Ti-2.5Al{{ Ti-2.5Al{{ 11}}.5Mo-2.5Zr) มีคุณสมบัติครอบคลุมเช่นเดียวกับ Ti-6Al-7Nb

ในปี 2548 สถาบันโลหะนอกกลุ่มเหล็กตะวันตกเฉียงเหนือได้พัฒนา 2 โมดูลัสความแข็งแรงสูงและโมดูลัสต่ำใหม่ใกล้ Tizrmonb (TLE) และ Ti Zr Sn Mo Nb (TLM) เป็นโลหะผสมไทเทเนียมทางการแพทย์ สถาบันโลหะแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์จีนยังได้พัฒนาโมดูลัสต่ำใหม่ใกล้กับไททาเนียมอัลลอยด์ ti-24nb-4zr-7.6sn (Ti 2448) นอกจากนี้ สถาบันปักกิ่งแห่งโลหะนอกกลุ่มเหล็ก สถาบันเทคโนโลยีฮาร์บิน มหาวิทยาลัยตะวันออกเฉียงเหนือ มหาวิทยาลัยเทียนจิน และหน่วยงานอื่น ๆ กำลังดำเนินการใหม่ แอปพลิเคชันและการวิจัยพื้นฐานที่เกี่ยวข้องของประเภทโลหะผสมไททาเนียม

ตามเงื่อนไขระดับชาติของจีน จีนเป็นประเทศขนาดใหญ่ที่มีประชากร 1.3 พันล้านคนและผู้พิการ 60 ล้านคน และจีนกำลังก้าวเข้าสู่สังคมผู้สูงอายุ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องจัดหาวัสดุและอุปกรณ์ทางการแพทย์คุณภาพสูงจำนวนมากสำหรับการวินิจฉัยและการรักษาทางคลินิก อย่างไรก็ตาม การวิจัยเกี่ยวกับการปลูกถ่ายทางการแพทย์ในประเทศจีนเริ่มค่อนข้างช้า ปัจจุบัน เกือบครึ่งหนึ่งของข้อต่อเทียมจำเป็นต้องนำเข้า ขณะที่มากกว่าร้อยละ 90 ของรากฟันเทียมและรากฟันเทียมระดับไฮเอนด์บางส่วนใช้ผลิตภัณฑ์ที่นำเข้า ซึ่งมีราคาแพงมากและยากสำหรับคนทำงานทั่วไป ดังนั้นการพัฒนาไททาเนียมอัลลอยด์ใหม่ที่มีโมดูลัสยืดหยุ่นต่ำปลอดสารพิษและราคาต่ำจึงเป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การศึกษา