Titano lydinių pritaikymas ir iššūkiai implantuojant širdies ir kraujagyslių sistemą

Širdies ir kraujagyslių ligos išlieka pagrindine mirtingumo priežastimi visame pasaulyje, o intervenciniai implantuojami prietaisai yra labai svarbus terapinis metodas gydant įvairius širdies ir kraujagyslių sutrikimus. Visapusiškas implantų medžiagų veikimas lemia ilgalaikius gydymo rezultatus.Titano lydiniai gali pasigirti išskirtinėmis bendromis savybėmis ir tapo pagrindiniu širdies stentų, visų dirbtinių širdžių ir kitų prietaisų substratu. Nepaisant to, trūkumai, įskaitant prastą suderinamumą su krauju, netinkamas mechanines savybes ir netinkamą paviršiaus veikimą, trukdo technologinei pažangai tobulinti aukštos klasės širdies ir kraujagyslių implantų įrenginius.

 

 

1. Puikus biologinis suderinamumas ir atsparumas korozijai

Medžiagos paviršiuje susidaro stabili titano dioksido pasyvavimo plėvelė, atspari kūno skysčių korozijai ir neleidžianti išsiplauti sunkiųjų metalų jonams. Tai sumažina uždegimą, imuninį atmetimą ir infekciją, palengvina endotelio ląstelių dauginimąsi ir atitinka ilgalaikio implantavimo reikalavimus.

 

2. Mechaninės savybės, atitinkančios fiziologinę kraujagyslę

Titano lydiniai pasižymi dideliu specifiniu stiprumu ir mažu svoriu. Beta-titano lydinių tamprumo modulis yra artimas žmogaus kraujagyslių elastingumo moduliui, o tai sumažina apsaugą nuo streso ir kraujagyslių dirginimą. Nikelio-titano lydiniai pasižymi formų atmintimi ir itin elastingumu, todėl puikiai tinka minimaliai invazinėms intervencinėms procedūroms.

 

3. Palankus klinikinis pritaikomumas

Titano lydiniai yra suderinami MRT{0}}, todėl implantuotiems pacientams galima atlikti įprastinį magnetinio rezonanso tyrimą. Jie užtikrina aiškų radiografinį matomumą, kad būtų galima tiksliai atlikti operaciją ir pagerinti chirurginį saugumą.

 

 

1. Vainikinių ir periferinių kraujagyslių stentai

Tai yra dominuojantis titano lydinių pritaikymas. Titano stentai lenkia nerūdijančio plieno alternatyvas savo lankstumu ir sumažina kraujagyslių restenozės riziką. Savaime-išsiplečiantys nikelio-titano lydinio atminties stentai gali būti suspausti, kad būtų galima minimaliai invaziškai pristatyti ir atitikti sudėtingas kraujagyslių anatomijas. Pagrindiniai vaistai{5}}eliuojantys stentai išskiria terapines medžiagas per dangas, kad slopintų kraujagyslių hiperplaziją. Stentai su biologiškai skaidomomis dangomis išlaiko titano apkrovą{7}}nešantį karkasą, o danga palaipsniui suyra ir užtikrina puikų ilgalaikį{8}}klinikinį efektyvumą.

 

2. Dirbtinės širdys ir skilvelių pagalbiniai įtaisai (VAD)

Ti-6Al-4V lydinys pasižymi išskirtiniu atsparumu nuovargiui ir anti-hemolizinėmis savybėmis, todėl jis yra tinkamiausia medžiaga siurblių korpusams ir sparnuotėms įrenginiuose, skirtuose galutinės stadijos širdies nepakankamumui gydyti. Pavyzdžiui, SynCardia visa dirbtinė širdis remiasi titano lydinio pagrindiniu korpusu, kad palaikytų stabilų kraujo siurbimą ir ilgą laiką palaikytų kraujotaką pacientams, laukiantiems širdies transplantacijos.

 

3. Širdies vožtuvų ir stimuliavimo prietaisų komponentai

Titano lydinio rėmai, skirti dirbtiniams širdies vožtuvams, išlaiko pusiausvyrą tarp lengvo svorio ir deformuojamumo, suderinamo su vožtuvo žiedu, taip sumažinant regurgitacijos ir uždegimo riziką. Lydinys taip pat naudojamas išoriniams širdies stimuliatorių ir implantuojamųjų kardioverterių defibriliatorių (ICD) korpusams ir pagrindams. Jo atsparumas korozijai ir mažas magnetinis jautrumas leidžia visam laikui implantuoti kartu su visišku MRT suderinamumu.

 

4. Chirurginės remonto medžiagos širdies procedūroms

Titano lakštai ir tinkleliai naudojami krūtinkaulio fiksavimui, audinių defektų taisymui ir kraujagyslių rekonstrukcijai. Jų lengvas svoris ir pakankamas mechaninis stiprumas prisitaiko prie dinamiškų širdies ir krūtinės ląstos judesių, todėl sumažėja pooperacinių komplikacijų dažnis.

 

 

1. Nepakankamas kraujo suderinamumas

Titano matrica pasižymi mažu biologiniu aktyvumu, lengvai sukelia trombozę, lėtinį uždegimą ir hemolizę. Todėl po operacijos pacientai turi gauti ilgalaikį-antikoaguliantų gydymą, nes tai kelia įgimtą kraujavimo riziką.

 

2.Netobulas mechaninis suderinimas

Titano lydiniai turi didesnį tamprumo modulį nei natūralios kraujagyslės, todėl susidaro apsauga nuo įtempių, dėl kurių sutrinka kraujagyslių atstatymas. Įprasti titano lydiniai turi ribotą lankstumą ir yra linkę į nuovargio pažeidimus esant ilgalaikei ciklinei apkrovai, todėl nepatenkina gamybos poreikių.

tikslūs mikro{0}}įrenginiai.

 

3.Paviršiaus modifikavimo technologijų apribojimai

Vaistų dangos ir deimantinės{0}}anglies (DLC) dangos yra linkusios išsisluoksniuoti, o vaisto veiksmingumas trunka trumpai. Modifikavimo procesai patiria dideles gamybos sąnaudas, tuo pačiu kenkiant substrato mechaninėms savybėms, o tai riboja didelio masto-pramoninį pritaikymą.

 

4. Trūkumai specializuotomis aptarnavimo sąlygomis

Tradiciniuose titano lydiniuose esantis aliuminis ir vanadis gali sukelti jonų eliuavimo pavojų. Gaminant itin-smulkius ir itin plonus mikro-komponentus, medžiagas kelia sunkumų, o jų radiografinis matomumas yra prastesnis nei tauriųjų metalų, o tai trukdo mikrochirurginėms mažų kraujagyslių operacijoms ir tolesniam-vaizdo tyrimui.

 

 

1. Pažangus lydinio dizainas

Aukšto-grynumo aliuminio-vanadžio-beta titano lydiniai taps pagrindinėmis medžiagomis. Legiravimo elementai, tokie kaip tantalas, niobis ir cirkonis, bus įtraukti, kad sumažintų toksiškumo riziką, sumažintų apsaugą nuo streso ir padidintų ilgalaikę implantavimo saugą.

 

2. Daugiafunkcinės sudėtinės dangos

Bus kuriamos bioaktyvios kompozicinės dangos, kuriose integruotos antikoaguliantinės, endotelizaciją{0}}skatinančios ir prieš-uždegiminės funkcijos. Išmanios ilgalaikio atpalaidavimo{3}}dangos pašalins dangos atsiskyrimą ir trumpus vaisto veikimo ciklus, kad išvengtų trombozės ir kraujagyslių restenozės.

 

3.Inovatyvūs gamybos procesai

Mikro-nano apdirbimas ir priedų gamyba (3D spausdinimas) leis pagal užsakymą pagaminti kraujagyslių prietaisus. Biologiškai skaidūs titano kompozitai subalansuos mechaninę atramą su kontroliuojamu skilimu po-operacijos.

 

4. Išmanieji implantavimo prietaisai

Pasitelkus unikalias titano lydinių mechanines ir laidžiąsias savybes, bus sukurtos išmaniosios implantuojamos sistemos, skirtos nuolat stebėti daugybę kraujagyslių biologinių žymenų, o tai yra tikslaus klinikinio širdies ir kraujagyslių gydymo pagrindas.