סגסוגת טיטניום נחשבת לעתים קרובות כ"מתכת האוניברסלית" ביישומים ביו-רפואיים, המכסה כמעט כל תחום של הרפואה המודרנית, החל מהשתלות אורטופדיות ועד לשחזור שיניים, מסטנטים קרדיו-וסקולריים ועד למכשירים כירורגיים.
מדוע מתכות רגילות לכאורה יכולות לעבור "באופן בלתי נראה" בגוף האדם ולהתקיים בשלום עם הרקמות שלנו? איזה 'קסם ביולוגי' קסום יש בו? מאיפה הקסם הזה? בואו לחקור את האמת במאמר זה.
ממטוסי קרב ועד לגוף אנושי, הטרנספורמציה המפוארת של סגסוגת טיטניום
הסיפור של סגסוגת טיטניום החל בתעשיית התעופה. בשנות ה-40, מדענים גילו בטעות שמתכת זו המשמשת לייצור מטוסי קרב למעשה מסתדרת היטב עם עצמות בעלי חיים.
בשנות ה-50, סגסוגות טיטניום נכנסו רשמית לתעשייה הרפואית. מוצר הכוכב הראשוני Ti-6Al-4V (המכיל 6% אלומיניום ו-4% ונדיום) פעל היטב, אך הרופאים גילו כי יסוד הוונדיום שבו עלול להוות סיכונים בריאותיים. אז מדעני חומר החלו "לגבש נוסחאות חדשות" ולהחליף את הונדיום בניוביום בטוח יותר, ופיתחו סגסוגות חדשות כגון Ti-6Al-7Nb.
מדענים יכולים להתאים אישית סגסוגות טיטניום המתאימות לצרכים רפואיים שונים על ידי התאמת הפרופורציות של "מרכיבים" כגון אלומיניום, ונדיום, ניוביום וכו'. כיום, משפחת סגסוגות הטיטניום התפתחה לשלוש כתות עיקריות:
סוג אלפא: יציבות גבוהה אך חוזק בינוני
סוג בטא: הכי אלסטי והכי קרוב לעצמות אמיתיות
סוג +: איזון חוזק וקשיחות
בעולם החומרים הרפואיים, סגסוגת טיטניום היא כמו שחקן -מסביב - גם יציב וגם קל משקל, ומסוגל להתקיים בהרמוניה עם גוף האדם.
תאימות ביולוגית מושלמת. מה הפחד הכי גדול אם תכניס פיסת מתכת לגוף שלך? נכון, זו תגובת דחייה. אבל סגסוגת טיטניום יכולה להתקיים בשלום עם גוף האדם, הודות למיומנות המיוחדת של יצירת סרט מגן באופן אוטומטי (שכבת טיטניום דו חמצני). הוא כמעט בלתי מסיס בסביבה האנושית, יכול לחסום ביעילות את שחרור יוני מתכת, ולא ייאכל על ידי נוזלי גוף, וגם לא קל לעורר התקפות של מערכת החיסון.
שכבת הסרט מסוגלת לספוג סידן ופוספט, להגביר את הגרעין של הידרוקסיאפטיט שהוא מרכיב אנאורגני ראשוני של עצמות ושיניים אנושיות, ולאפשר לתאי עצם להיצמד ישירות על פני הטיטניום ליצירת "היתוך ביולוגי". מצד שני, ידוע כי סגסוגות כרום נירוסטה וקובלט משחררות יוני ניקל וכרום בקצב איטי שעלול לגרום לתגובות אלרגיות או רעילות. הם בדרך כלל עטופים ברקמה סיבית ואינם יכולים להיות באמת תואמים ביולוגיים.
חזק וקל משקל. כוח העל השני של סגסוגת טיטניום הוא התכונות המכניות שלה. רופאים מצאו שחומר השתל האידיאלי צריך להיות בעל שני מאפיינים - חזקים מספיק כדי לעמוד בפעילויות יומיומיות, ואלסטי מספיק כדי להיות קרוב לעצמות אמיתיות. סגסוגת טיטניום עונה בצורה מושלמת על הדרישות הללו.
ראשית, הוא קל משקל, עם צפיפות רק חצי מזו של פלדה, אך החוזק שלו דומה; שנית, הגמישות שלו מתונה. לסגסוגת הטיטניום החדשה יש מודול אלסטי של כ-60GPa (gigapascal), אשר קרוב מאוד ל-30GPa של העצם האנושית; שלישית, הוא עמיד בפני עייפות, ניתן לכופף אותו מיליוני פעמים מבלי להישבר.
מדוע גוף האדם אינו דוחה סגסוגת טיטניום?
סגסוגת טיטניום מצאה יישום נהדר בתחום הרפואי העכשווי בשל תכונותיה הכוללות היוצאות מן הכלל, כולל שיקום שיניים, סטנטים קרדיווסקולריים, שתלים אורטופדיים וכן הלאה. אז למה גוף האדם לא דוחה סגסוגת טיטניום? זה מתחיל מתחום בינתחומי מתפתח בממשק של רקמת עצם וויסות חיסון - אימונולוגיה של העצם.
בקש הצעת מחיר
אֶלֶקטרוֹנִי:bjcxtitanium@gmail.com
וואטסאפ:+8613571718779
