«Компромиссные» металлы медицинского назначения. Лекция 2

1. Первый МГМУ им. И.М. Сеченова (Сеченовский Университет) ВТОРОЕ ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ

«Компромиссные» металлы
медицинского назначения
Лекция 2
План лекции:
1.
2.
3.
4.
Титан.
Тантал.
Титан и Тантал. Свойства.
Медицинские изделия.
2021/2022 Учебный год
Москва
1

2. Металлические изделия для медицины

Металлические изделия имеют без альтернативные свойства:
прочность, долговечность, гибкость, пластичность, упругость, «памяти
формы» .
Металлические изделия имеют некоторые недостатки:
подверженность коррозии и вступление в реакцию с живыми тканями,
которые являются разрушительными факторами
как для металла, так и для самого организма.
Золото и металлы платиновой группы (платина, иридий, осмий,
палладий, родий и т.п.):
возможность использования драгметаллов для массового применения
практически отсутствует ввиду их запредельно высокой стоимости, да и
сочетание полезных свойств, востребованных в тех или иных конкретных
клинических ситуациях, присуще благородным металлам далеко не всегда
приемлеми.
Нержавеющие стали, легированные определенными добавками:
•сотни раз дешевле относительно драгметаллов, однако недостаточно
эффективно противостоят коррозии и другим агрессивным воздействиям;
•имплантируемых внутрь организма, они конфликтуют с живыми тканями, тем
самим обуславливают высокий риск отторжения и других осложнений.
2

3.

Металлические изделия для медицины
Титан и тантал:
•они прочные, ковкие, почти не подверженные коррозии, имеют высокую
температуру плавления;
•совершенно нейтральные в биологическом отношении, за счет чего
воспринимаются организмом как собственная ткань и практически не вызывают
отторжения;
•стоимость титана не высока, хотя и значительно превосходит аналогичный
параметр нержавеющих сталей;
• тантал достаточно редкий металл и более чем вдесятеро дороже титана, но
намного дешевле в сравнении с драгоценными металлами;
• титан и тантал при сходстве большинства основных эксплуатационных свойств
по некоторым из них тантал все же уступает титану (тяжелее приблизительно 4
раза), хотя по некоторым превосходит его, например, биосовместимость, что и
обуславливает актуальность его применения.

4. Титан и тантал

Титановый самородок
Монокристалл титана
Тантал

5.

Титан и тантал. Свойства.
•ТВЧ: Ta - 99,9%, (Nb) - 0,2%. Прочие примеси, такие как (Ti), (Al), (Co), (Ni), содержатся в тысячных и
десятитысячных долях процента.
•ТВЧ 1: Химический состав указанной марки на 99,9% состоит из Ta. Ниобий (Nb), который всегда присутствует в
промышленном тантале, соответствует всего 0,03%.
•ТЧ: Та – 99,8%. Примеси (не более %): Nb — 0,1%, Fe — 0,005%, Ti, H — по 0,001%, Si — 0,003%, W+Mo, O —
по 0,015%, Co — 0,0001%, Ca — 0,002%, Na, Mg, Mn — по 0,0003%, Ni, Zr, Sn — по 0,0005%, Al — 0,0008%, Cu,
Cr — по 0,0006%, C, N — по 0,01%.
•Т: Та – 99,37%, Nb – 0,5%, W – 0,05%, Mo – 0,03%, (Fe) - 0,03%; (Ti) - 0,01%, (Si) - 0,005%.
Металл/Параметры
Титан (Ti)
Тантал (Ta)
Плотность,
Атомный вес
Атомный номер
Температура плавления, C
4,52
47,88
22
1669
16,65
180,94
73
3017
Температура кипения, C
Предел прочности растяжения, МПа
3263
300-450
~2400 (Fe)
~20
<5 (Fe)
5458
273
Твердость, кг/мм2
Теплопроводность, Вт/(м град)
~100
16,8
125-600
5,5
Удельное сопротивление, Ом см
(4,2–80) 10-6
~13 10-6
~10 10-6 (Fe)
~1,7 10-6 (Cu)
Коэффициент линейного
расширения, 10-6 1/град
8,9
6,6
Стоимость, $/кг
~2
< 0,5 (Fe)
218-3585
г/см3
Относительное удлинение, %
~50

6. Медицинские изделия

Краниопластика с
применением
танталовой сетки
Танталовая крепежная конструкция
в плечевом суставе
Клипсы для
выключения
аневризм
головного
мозга
Применения титанотанталовых имплантатов
в зубном протезировании
Хирургические инструменты, изготовленные на титано-танталовой основе
6

7. Медицинские изделия

Цельнолитая титановая
коронка и коронка с
напылением из нитрида
титана
Краниопластика с
использованием титановой
пластины
Образцы титановых и
танталовых сосудистых
стентов
Набор имплантатов из никелида титана для хирургии ( в виде зажимов,
дилататоров, хирургического инструментария)

8. Медицинские изделия

Тантало-титановые
протезы
Сетчатый эндопротез из титанового
сплава для пластики мягких тканей
Титановый эндопротез тазобедренного
сустава
Набор имплантатов из никелида
титана для травматологии (в виде
скоб, скреп, фиксаторов и т.д.).
Протезы из тантала
8

9. Литература

https://yandex.ru/video/preview?text=%D0%B8%D0%BC%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D1%82%D1%8B%2
0%D0%B8%D0%B7%20%D1%82%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B0%20%D0%B4%D0%BB%D1%8F%
20%D0%BF%D0%BE%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%
B0&path=wizard&parent-reqid=1605711174993321-1555663073516590558800107-production-app-host-vla-web-yp256&wiz_type=vital&filmId=6066199343187952375
https://yandex.ru/video/preview/?text=%D0%B8%D0%BC%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D1%82%D1%8B+%
D0%B8%D0%B7+%D1%82%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B0+%D0%B4%D0%BB%D1%8F+%D0%BF
%D0%BE%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0&path=wi
zard&parent-reqid=1605711174993321-1555663073516590558800107-production-app-host-vla-web-yp256&wiz_type=vital&filmId=2125049121665024877&url=http%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3DsgZ2
e3fHlgk
https://yandex.ru/video/preview/?text=%D0%B8%D0%BC%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D1%82%D1%8B+%
D0%B8%D0%B7+%D1%82%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B0+%D0%B4%D0%BB%D1%8F+%D0%BF
%D0%BE%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0&path=wi
zard&parent-reqid=1605711174993321-1555663073516590558800107-production-app-host-vla-web-yp256&wiz_type=vital&filmId=4985374131687660833&url=http%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3DhPak
VH3rU8I
https://yandex.ru/video/preview/?text=%D0%B8%D0%BC%D0%BF%D0%BB%D0%B0%D0%BD%D1%82%D1%8B+%
D0%B8%D0%B7+%D1%82%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BD%D0%B0+%D0%B4%D0%BB%D1%8F+%D0%BF
%D0%BE%D0%B7%D0%B2%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D1%87%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0&path=wi
zard&parent-reqid=1605711174993321-1555663073516590558800107-production-app-host-vla-web-yp256&wiz_type=vital&filmId=18304525262155497268&url=http%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3D07u
4CNmZ43k