Sejak tahun 1940an, banyak ilmuwan telah mempelajari korelasi kinerja biokinerja titanium. Penelitian telah melibatkan berbagai disiplin ilmu seperti fisika, kimia, biomedis dan mikroskop elektron tingkat lanjut serta analisis biokimia. Memastikan adanya biokompatibilitas yang baik, kompatibilitas mekanis, dan kriteria yang sesuai untuk implan titanium seperti metodologi, dan pengembangan implan bedah sangatlah penting. Penjelasan singkat tentang penelitian yang berkaitan dengan penerapan jaringan keras pada jaringan tumor sekarang akan disajikan.
1 Sifat Biologis Bahan yang Biasa Digunakan untuk Paduan Titanium Kranial Kuku Tabung Titanium Murni
1.1 Biokompatibilitas paduan titanium untuk penggunaan medis
Berbagai fisikokimia. setelah interaksi antara paduan titanium dan tubuh manusia. Reaksi atau toleransi bioelektrik dan lainnya, seperti sitotoksisitas, genotoksisitas, korosi, hemolisis, alergi, dll. Paduan titanium memiliki biokompatibilitas yang baik, lebih kuat dari baja tahan karat dan paduan berbasis kobalt. Struktur mikro paduan titanium diklasifikasikan berdasarkan (misalnya sistem titanium murni), + hibrida bifasik (misalnya G., Ti6al4V, dll.) atau paduan titanium tipe-. atau paduan titanium tipe-. Saat merancang struktur mikro dan memilih desain bahan paduan titanium medis, berbagai komponen paduan harus bebas dari reaksi yang merugikan. Ti-6AL-4V (TC4) generasi pertama adalah paduan titanium suhu tinggi + dua fase yang khas. Namun, paduan ini mengandung v, efek samping toksik pada organisme hidup, dan aplikasi klinis menemukan bahwa biotoksisitas v melebihi Ni dan Cr. Generasi kedua adalah paduan titanium tipe + Ti-6a1-7nB dan Ti-5a1-2, FE, dari Nb.5FE telah dikembangkan di Swiss dan Jerman, dan diintegrasikan ke dalam standar biomaterial internasional.
Penggunaan paduan titanium medis tipe beta TI-13N-13ZR tikus tikus rendah generasi ketiga, TI-12MO-6ZR-2FE (TMZF ), TI-29NB-13TA-4. 6ZR (TNTZ) adalah pusat penelitian bahan paduan titanium medis global dan fokus utama dari arahan bantuan. TI-13NB-13ZR dikembangkan pada tahun 1994, yang pertama secara resmi disertakan dalam standar internasional TI-12MO-6ZR-2FE (TMZF) digunakan pada tahun 2000 dan telah digunakan dalam pembuatan sendi pinggul. Paduan titanium beta baru ini memiliki modulus elastisitas yang relatif rendah. Penting untuk memiliki biokompatibilitas yang baik untuk mencegah kepadatan tulang dan mengurangi kemungkinan kegagalan implan. Faktor-faktor yang mempengaruhi biokompatibilitas meliputi jenis bahan implan, morfologi dan morfologi permukaan perangkat, cara kerja, sifat fisikokimia, dan sifat mekanik. Untuk
mengubah karakterisasi dan sifat biologis biomaterial, penerapan metode pemrosesan yang berbeda memungkinkan kontrol terhadap bentuk mikrostruktur yang lebih luas. Biokompatibilitas dan sifat osteogenik dapat lebih ditingkatkan. Metode pengolahan konvensional secara luas dapat diklasifikasikan menjadi mekanis, fisik, kimia, dan elektrokimia. Ini termasuk penggunaan titanium sandblasted dan paduan titanium, bubur titanium plasma, pelapis hidroksiapatit, oksidasi busur mikro, etsa asam, atau etsa sandblast, yang dapat mendorong pembentukan dehidrasi permukaan tulang, mempersingkat proses penyembuhan tulang, dan memfasilitasi perakitan. jaringan tulang baru untuk membentuk kumpulan mekanis. Sehingga meningkatkan kekuatan implan dan jaringan tulang.
1.2 Kompatibilitas Biomekanik Bahan Paduan Titanium Medis
Pengganti tulang dan sendi dapat mengalami berbagai macam pembengkokan, kompresi, ekstensi, geser, dan efek biomekanik lainnya. Oleh karena itu, sifat mekanik implan sangat menuntut. Sifat mekanik menentukan bagaimana material logam dipilih untuk aplikasi tertentu; sifat yang paling penting adalah kekerasan, kekuatan tarik, modulus elastisitas, ketahanan abrasi, sifat lelah, dan pemanjangan. Jika implan tulang tidak cukup kuat atau sifat mekanik antara tulang dan implan tidak sesuai, maka hal ini disebut ketidakcocokan biomekanik. Dua pendekatan terhadap paduan titanium umumnya diselidiki dalam upaya mengurangi atau mengatasi oklusi tegangan. Memperoleh kompatibilitas biomekanik yang baik: jenis paduan titanium medis baru yang mengurangi modulus elastisitas paduan titanium dan meningkatkan bioaktivitas paduan titanium. -type (mengandung Al dan O, n unsur gas), -type (mengandung Mo, NB, tartar, v, dll). Tipe - (mengandung unsur Al dan O, n-gas), tipe - (mengandung Mo, NB, Ta, v, dll.), dan struktur mikro tipe + - dari tiga jenis paduan titanium. Pemrosesan paduan yang berbeda mengontrol rasio dan distribusi fase - dan - yang tepat untuk membentuk organisasi berbeda guna meningkatkan sifat mekaniknya.
Dalam indeks mekanis individual paduan titanium, tidak diinginkan untuk menentukan apakah ada kompatibilitas biomekanik yang tidak diinginkan. Jika kekuatan paduan titanium ditingkatkan, modulus elastisitas logamnya, kekerasan/ketahanan aus, kekuatan lelahnya akan meningkat dan plastisitasnya akan menurun. Kontradiksi di atas membuat beberapa kekuatan mekanik material memastikan bahwa sifat mekanik lainnya dari aplikasi tersebut cocok. unsur EG, al, V sangat efektif untuk kekuatan paduan titanium. Namun ketangguhan plastik material tersebut menurun. Selain itu, modulus elastisitasnya ditingkatkan. Oleh karena itu, paduan titanium medis harus dihindari atau ditambahkan dalam jumlah kecil. Namun elemen seperti zr, NB, Ta, Mo, HF, Sn dapat memperkuat titanium dengan sedikit pengaruh pada ketangguhan plastik. Pada saat yang sama, ini membantu mengurangi modulus elastisitas paduan titanium. Itu bisa ditambahkan. Hal ini dapat diubah ke struktur rongga bagian dalam perbaikan untuk menyiapkan titanium berpori untuk mengurangi modulus elastisitas atau kekakuan. Paduan Ti{{0}}a1-4V yang disuntikkan sebagai permukaan bercabang digunakan untuk persiapan produk medis. Namun, Ti6-Al4-V padat memiliki modulus elastisitas 110 GPA dan tulang kortikal alami 0,5 GPA hingga 20 GPa.
Dari sudut pandang kompatibilitas biomekanik, sejumlah besar studi klinis telah menunjukkan rendahnya kompatibilitas material implan logam konvensional. Terdapat ketidaksesuaian sifat mekanik jaringan tulang dan kombinasi antarmuka yang lemah dengan jaringan keras pengganti. Terakhir, implan kendor atau fraktur autologus. Penerapan teknologi implan baru seperti paduan titanium dengan struktur pori tiga dimensi meningkatkan keberadaan lubang pada kinerja implan.
(1) Kepadatan, gaya, dan modulus elastisitas implan logam dapat disesuaikan dengan dimensi ukuran pori dan porositas untuk mencapai kompatibilitas mekanis. Menghindari tulang di sekitar implan akan mengurangi kelainan bentuk tulang baru dan kapasitas menahan bebannya.
(2) Struktur jaring tembus tiga dimensi serta permukaan dalam dan luar yang kasar mendukung osteoblas dengan sifat perekat yang kuat, yang dibedakan berdasarkan potensi proliferasi permukaannya. Penyembuhan tulang vertikal dapat terbentuk, meningkatkan fiksasi biologis implan dan tulang. Selain komposisi di atas, struktur dapat mempengaruhi sifat material, dan pembuatan serta pemrosesan paduan titanium juga dapat memodulasi sifat mekanik dan ketahanan korosi material dalam rentang yang relatif luas.
2 Sifat paduan titanium kraniofasial untuk pemrosesan implan yang dipersonalisasi
Paduan titanium memiliki sifat yang sangat baik sehingga memerlukan berbagai metode pencetakan untuk memproses bentuk tertentu yang memenuhi persyaratan. Implan paduan titanium medis berbentuk ski dapat dibuat melalui persiapan proses penempaan presisi, proses profil penggulungan, proses pengecoran presisi peleburan vakum, dan sebagainya. Pengepres termoelektrik dan hidrostatik lainnya dapat menghilangkan organisasi internal yang longgar pada pengecoran paduan. Ini telah meningkatkan sifat paduan. Karena kompleksitas struktur tengkorak, desain dan pembuatan cacat tahan api terlipat menjadi sulit menggunakan desain berbantuan komputer (CAD), simulasi numerik berbantuan komputer (CAE), teknik pembuatan aditif untuk persiapan (AM: AdditiveManufacure), dll. Desain dan pembuatan cacat tahan api sulit dilakukan dengan menggunakan desain berbantuan komputer (CAD), simulasi numerik berbantuan komputer (CAE), teknik manufaktur aditif untuk persiapan cacat tahan api. Ini memastikan kontrol yang tepat terhadap perbaikan akhir menggunakan bentuk kompleks dan struktur internal kerangka tengkorak.
Teknik pencetakan 3D prototipe cepat berbasis e-beam atau laser dapat dirancang untuk secara langsung mendapatkan implan titanium mesopori 3D dengan berbagai struktur spasial internal dan porositas berbeda berdasarkan desain model CAD 3D yang kompleks. Kekasaran permukaan biologis lebih masuk akal dan prosesnya lebih dapat diandalkan. Dan mereka dapat disiapkan dengan merancang sel mesh dan dimensi grid secara tepat untuk persiapan, distribusi spasial, bentuk, dll. Terlebih lagi, menyesuaikan sifat mekaniknya. Dan lebih lagi, menyesuaikan sifat mekaniknya. Mencocokkan sifat mekanik jaringan keras manusia memungkinkan produksi yang dipersonalisasi. Teknologi manufaktur komplementer, juga dikenal sebagai teknologi pencetakan 3D. Penerapannya mencakup teknik pencetakan logam 3D dengan tujuan utama mempersiapkan implan yang dipersonalisasi untuk rekonstruksi cacat pada berbagai tingkat intraperitoneum, seperti rekonstruksi cacat mandibula. Teknik pencetakan logam 3D untuk pembuatan langsung implan titanium terutama: ebm (lampu elektronik, ebm), Se-Lectivelasermelting (SLM), dll. Kedua metode ini telah menarik banyak minat dan telah digunakan sejak lama di bidang pembuatan implan titanium. Kedua metode ini telah menarik banyak perhatian karena memberikan kontrol akurat terhadap struktur pori internal dan bentuk kompleks. Pencetakan 3D untuk pembuatan paduan titanium secara teknis sulit dilakukan karena titik leleh logam yang relatif tinggi. Ini melibatkan berbagai proses fisik seperti perubahan fase padat-cair, difusi permukaan, dan konduktivitas termal. Permasalahan yang perlu dipertimbangkan meliputi apakah paduan titanium terorganisasi dengan baik setelah kristalisasi, apakah keseluruhan spesimen homogen, dan ukuran pengotor internal dan lubang, misalnya. Selain itu, pemanasan dan pendinginan yang cepat juga akan menyebabkan tegangan sisa yang lebih besar pada benda uji.
Teknologi peleburan berkas elektronik dikembangkan pada pertengahan-1990an dengan mengembangkan sumber energi berkas elektron. Dengan memilih bubuk logam dan kemudian meleburnya, sistem komputer mengontrol peleburan dan proyeksi elektron. Seluruh proses dilakukan dalam lingkungan vakum. Paduan Ti-6Al-4V dijaga pada suhu 626-700 derajat selama proses persiapan. Paduan ini memiliki struktur mikro dan sifat mekanik yang lebih baik. Ini memiliki keuntungan sebagai berikut: suhu yang lebih tinggi membuat paduan yang disiapkan tetap dalam keadaan kembali. Tegangan sisa pada bagian tersebut dihilangkan; Keseragaman struktur mikro paduan terjamin; Komposisi paduan bagian tersebut murni, mengurangi kandungan oksigen; Pengurangan produksi fase martensit.
Paduan Ti-6Al{-4V dibuat oleh al-bermani, Blackmore, dan lainnya di Inggris menggunakan mesin EBM Arcams12. Struktur mikro, tekstur dan sifat mekanik paduan dipelajari secara mendalam. BASS, seorang sarjana Amerika, mempelajari struktur mikro dan sifat mekanik paduan yang dibuat dengan metode EBM. Hal ini menunjukkan bahwa paduan tersebut memiliki sifat mekanik yang baik. Paduan yang dibuat dengan metode ini mempunyai sifat tarik yang sebanding dengan metode preparasi paduan konvensional. Sarjana Koike dan Joshi, Amerika Serikat menggunakan peralatan Arcama2 EBM untuk implan gigi paduan TI-6AL-4Veli, paduan tersebut harus mampu diuji dan diuji kelelahan. Mur dkk. AMERIKA SERIKAT. Mempelajari organisasi dan sifat mekanik paduan Ti-6Al-4V dengan metode EBM dan membandingkannya dengan paduan Ti-6AL-4V tempa. Penelitian ini menunjukkan paduan Ti-6Al-4V dengan metode EBM yang memiliki kekuatan dan plastisitas dibandingkan paduan tempa. Hal ini juga cocok untuk persiapan implan medis.
Sarjana nasional dan internasional lainnya melakukan uji kinerja kompresi dan uji kelelahan pada material berpori paduan TI-6AL-4V metode EBM. kasus klinis pertama EBM yang dibuat oleh EBM adalah keberhasilan implantasi implan wanita berusia 83 tahun pada tahun 2011. Sebagian besar implan titanium khusus dibuat dengan mesin, ditemukan, ditempa, dan diselesaikan dengan proses persiapan lainnya. fabrikasi logam langsung, misalnya, EBM lebih unggul dari teknik ini karena tidak hanya mengubah topografi permukaan implan, namun juga memungkinkan pembuatan bentuk dan struktur implan tertentu berdasarkan file desain berbantuan komputer. penggunaan implan buatan EBM sebagai alternatif penggilingan dan kemudi konvensional dibahas dalam Cronskr dan penelitian lainnya. Kelayakan ekonomi dibahas.
Pilihan teknologi peleburan laser adalah teknik yang melebur seluruh serbuk logam di bawah aksi termal sinar laser pada tahun 1995. Teknologi SLM telah divalidasi untuk keberhasilan penerapan dalam pembuatan paduan titanium biomedis. Bahan fisik dapat dibentuk dan bahan berpori dengan porositas terkontrol dan kuat tekan yang sesuai dapat diperoleh berdasarkan permintaan. Senjata pemusnah massal, Jerman, dan lain-lain. Metode umum seperti MTT, Brdu dan WST digunakan untuk menguji pengaruh ukuran pori SLM terhadap biokompatibilitas dan sifat tekannya dalam pembentukan perancah Ti-6Al-4V.
3.Ringkasan
Sebagai implan bedah, perlu ditanamkan bahan paduan titanium dengan biokompatibilitas yang baik dan kompatibilitas mekanis dalam cincin fisiologis jangka panjang. Memastikan keamanan dan stabilitas fisik jangka panjang dengan manfaat terapeutik merupakan faktor penting. Selain perlunya desain yang ketat dan pemilihan paduan tanpa efek buruk, kualitas metalurgi dan pemrosesan material juga terjamin, dan kontrol struktur mikro internal, struktur mikro, dan peningkatan kondisi permukaan material untuk mengoptimalkan perawatan juga diperlukan. juga merupakan alat teknologi yang penting.
