تطبيق سبائك التيتانيوم في العلاج الطبي

سبائك التيتانيوم عبارة عن سبيكة مكونة من التيتانيوم وعناصر معدنية أخرى مثل الألومنيوم والموليبدينوم والزركونيوم والحديد والنيكل وما إلى ذلك. وهي تستخدم على نطاق واسع في مجال الطيران وتصنيع السيارات والمعدات الطبية والمعدات الرياضية والصناعات الكيماوية وغيرها من المجالات. تعتبر سبائك التيتانيوم أقوى وأكثر مقاومة للتآكل وأخف وزنًا وأكثر متانة من التيتانيوم النقي. ولذلك، فإنه يستخدم على نطاق واسع في مختلف المجالات ذات القوة العالية، ومقاومة التآكل العالية وظروف درجات الحرارة العالية.

تعتبر سبائك التيتانيوم من أكثر المعادن تنوعًا في العالم. لديهم مجموعة واسعة من التطبيقات، من الطيران إلى الهندسة الطبية الحيوية، وهي معروفة بنسبة القوة إلى الوزن الممتازة، والمقاومة العالية للتآكل، والتوافق الحيوي. في هذه المقالة، سوف نستكشف الأنواع المختلفة لسبائك التيتانيوم وخصائصها الفريدة.

1. التيتانيوم النقي تجاريًا (الدرجة 1-4)
التيتانيوم النقي تجاريًا هو نوع غير مخلوط من التيتانيوم ويتكون من 99٪ تيتانيوم وكميات صغيرة من عناصر أخرى مثل الحديد والأكسجين والكربون والنيتروجين. يُعرف هذا النوع من التيتانيوم بمقاومته الممتازة للتآكل، وليونته العالية، وكثافته المنخفضة. يستخدم هذا النوع من التيتانيوم في إنتاج معدات المعالجة الكيميائية والأوعية المبردة والمبادلات الحرارية.

2. سبائك ألفا (الصف 5 و 9)
تتكون سبائك ألفا تيتانيوم من التيتانيوم النقي مع كميات صغيرة من عناصر تثبيت ألفا مثل الألومنيوم والأكسجين. هذه السبائك معروفة بنسبة القوة إلى الوزن الممتازة، ومقاومتها العالية للتعب، ومقاومة جيدة للتآكل. تعد الدرجة 5 و 9 من سبائك التيتانيوم الأكثر استخدامًا ويتم استخدامها في إنتاج مكونات الفضاء الجوي والغرسات الطبية الحيوية والمعدات البحرية.

3. سبائك ألفا بيتا (الصف 6، 7، 19، و23)
تتكون سبائك التيتانيوم ألفا بيتا من عناصر مثبتة ألفا وبيتا مثل الألومنيوم والفاناديوم والموليبدينوم. تتميز هذه السبائك بخصائص ميكانيكية ممتازة مثل القوة العالية والليونة والمتانة ومقاومة التآكل. يتم استخدامها في إنتاج محركات الطائرات وتوربينات الغاز والأجهزة التعويضية.

4. سبائك بيتا (الصف 12، 21)
تتكون سبائك بيتا تيتانيوم من التيتانيوم النقي مع كميات صغيرة من عناصر مثبت بيتا مثل الموليبدينوم والفاناديوم والكروم. تتمتع هذه السبائك بمقاومة ممتازة للتآكل، ونسبة قوة إلى وزن عالية، وليونة جيدة. يتم استخدامها في إنتاج النوابض ومكونات السيارات والمعدات الرياضية.

في صناعة الأجهزة الطبية، أصبحت سبائك التيتانيوم ذات شعبية متزايدة بسبب عدم سميتها، وتوافقها الحيوي، وعدم مغناطيسيتها، ومقاومتها للتآكل. أصبحت سبائك التيتانيوم واحدة من أفضل البدائل للعظام، ويتم استخدام عدد كبير من النباتات وزراعة العظام في سبائك التيتانيوم.

1. إصلاح المفاصل الصناعية
تستخدم سبائك التيتانيوم عادة لصنع المفاصل الاصطناعية، مثل الوركين الاصطناعيين، والركبتين الاصطناعيتين، والأكتاف الاصطناعية، وما إلى ذلك. بالمقارنة مع المواد التقليدية مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والبولي إيثيلين عالي الكثافة، فهي تتمتع بتوافق حيوي أفضل وعمر خدمة أطول، ويمكن أن تتكيف بشكل أفضل مع النمو الطبيعي للجسم.

2. صناعة الأدوات الجراحية المختلفة
كما تستخدم سبائك التيتانيوم على نطاق واسع في صناعة الأدوات الجراحية، مثل الملقط الجراحي، والخطافات الجراحية، والمطارق الجراحية. ويتطلب تصنيع هذه الأجهزة مواد ذات قوة وصلابة ودقة عالية، وسبائك التيتانيوم تلبي هذه المتطلبات.

3. مواد إصلاح العظام
يمكن استخدام سبائك التيتانيوم لصنع مواد إصلاح العظام الاصطناعية، مثل استبدال المفاصل الاصطناعية، وألواح العظام، ومسامير العظام، وما إلى ذلك. وهي تتمتع بتوافق حيوي جيد ويمكن أن ترتبط بالأنسجة البشرية لتعزيز التئام الجروح.

4. العلاج الطبي الخاص
يمكن أيضًا استخدام سبائك التيتانيوم في العلاجات الطبية المتخصصة مثل زراعة نخاع العظم والعلاج الإشعاعي. في هذه العلاجات، يمكن استخدام مواد سبائك التيتانيوم لإنشاء دعامات أو أجهزة مساعدة أخرى تثبت الأنسجة البشرية في مكانها.