Welche Einsatzmöglichkeiten gibt es für Gr23-Titan in der orthopädischen Chirurgie?

Vor etwa 70 Jahren begann man mit der Verwendung von Gr23-Titan in orthopädischen Implantaten. Mit dem technologischen Fortschritt und der wachsenden Beliebtheit von Titan wurde das Metall zur Entwicklung von Schulter- und Hüftpfannen verwendet. Sogar Zahnimplantate und Hörgeräte bestehen aus Titan, das länger hält als andere Materialien.
Titan, eine häufige Wahl für orthopädische Implantate

Die Hersteller haben begonnen, die natürlichen Eigenschaften von Metallen zu erkennen, weshalb Titan in Kunststoffimplantaten verwendet wird. Es verfügt über ein unglaubliches Festigkeits-/Gewichtsverhältnis, eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und, was am wichtigsten ist, es ist 100 % biokompatibel. Bald wurde entdeckt, dass Titan den Prozess der Osseointegration erleichtert und eine physische Verbindung mit dem Knochen eingeht. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Titanimplantate hoher Energie standhalten können (ohne zu brechen). Sie reagieren über längere Zeiträume nicht auf die Umgebung, in der sie platziert werden (in manchen Fällen müssen sie nicht ersetzt werden).

Heutzutage werden Titanspiralen nicht nur zur internen Fixierung, sondern auch für Prothesen, medizinische Geräte und intrakorporale Geräte verwendet. Es gibt eine Reihe von Legierungen, die sowohl für medizinische als auch für Zahnimplantate bevorzugt werden, wie z. B. Ti-6Al-4V und Ti-6Al-4VELI. Dabei handelt es sich um Alpha-Legierungen. Beta-Legierungen, meist legiert mit Aluminium und Vanadium. Sie bieten eine hohe Bruchfestigkeit und fördern die Knochenkonsolidierung (schnellere Genesung).

Titan gilt aufgrund des schützenden Oxidfilms, der sich bildet, wenn es Sauerstoff ausgesetzt wird (was natürlich vorkommt), als inertes Metall. Dieses Metall ist resistent gegen Schäden durch Körperflüssigkeiten und Gewebe, was bedeutet, dass es von unserem Körper nicht abgestoßen wird. Aus diesem Grund wird Titan in Schädelplatten, Ellenbogen- und Kniegelenken und sogar Rippen verwendet. Knochenschrauben, Klammern und Kabel können aus Titan hergestellt werden. Alle Kunststoffimplantate aus Titan bieten eine hervorragende Unterstützung bei Frakturen und erleichtern so die Ruhigstellung.

Neue Titanlegierungen für orthopädische Implantate

Bei orthopädischen Implantaten stehen Beta-Titanlegierungen aufgrund ihrer guten Formbarkeit und hervorragenden mechanischen Eigenschaften im Rampenlicht. Sie verfügen über eine erstaunliche Korrosionsbeständigkeit sowie eine hohe mechanische Festigkeit und Ermüdungsfestigkeit. Einer der Hauptgründe für die Verwendung von Beta-Titanlegierungen für orthopädische Implantate ist ihr niedriger Elastizitätsmodul. Kürzlich wurde eine neue Legierung, Ti-35Nb-7Zr-5Ta, für solche Anwendungen entwickelt. Diese durch poröse Strukturpulvermetallurgie hergestellte Legierung ist eine geeignete Option für den Erfolg Osseointegration.

Elastisches Nagelsystem aus Titan zur Behandlung von Brüchen langer Röhrenknochen bei Kindern

Das beschriebene Titan-Elastik-Nagelsystem (TEN) dient der Fixierung diaphysärer Frakturen langer Röhrenknochen. Dieser Knochen hat einen engen Markkanal, daher ist es wichtig, ein flexibles Implantat verwenden zu können. Da TEN das Risiko von Komplikationen verringert, wird es häufig verwendet.

Der Hauptvorteil des elastischen Nagelfixierungssystems aus Titan ist die sofortige postoperative Stabilität. Dies ermöglicht eine frühzeitige Mobilisierung der betroffenen Teile, sodass der Patient in kürzerer Zeit zu normalen Aktivitäten zurückkehren kann. Darüber hinaus weist dieses orthopädische Implantat eine geringe Komplikationsrate auf und ist ein minimalinvasiver Eingriff. Es kann bei pädiatrischen Frakturen bei Kindern im Alter zwischen 5 und 14 Jahren eingesetzt werden. Das System ist sicher und zuverlässig und wird für lange Knochen empfohlen. Die Eingriffszeit ist kurz, die Genesung erfolgt schnell und die funktionelle Prognose ist gut. Dank der TEN können Patienten ihr Gewicht frühzeitig tragen und schnell heilen, ohne dass das Knochenwachstum gestört wird. Erwähnenswert ist auch, dass das Titanium Elastic Nailing System für solche Frakturen unabhängig von ihrer Lage oder Art verwendet werden kann.

Vertikal erweiterbare Titanrippenprothese

Die künstliche Titanrippe ist ein innovatives Gerät zur Stabilisierung der Wirbelsäule und Rippen von zwei Kindern mit Brustwanddeformitäten. Die gebogenen Metallstäbe sollen die Atmung verbessern und werden auch zur Behandlung schwerer Skoliose empfohlen. Mediziner verwenden Titanrippen auch bei Kindern, deren Brust nach einer Krebsoperation (bei der mehrere Rippen entfernt werden müssen) wiederhergestellt werden muss. Auch Kinder, bei denen ein Brustinsuffizienzsyndrom diagnostiziert wurde, können von künstlichen Titanrippen profitieren. Das Gerät richtet die Wirbelsäule auf und trennt die Rippen, sodass sich die Lunge im neu geschaffenen Raum effizienter ausdehnen kann. Darüber hinaus stabilisiert es das Zwerchfell, den Atemmuskel. Die künstlichen Titanrippen passen sich jedem Kind und seinen Bedürfnissen an. Es ist wichtig zu verstehen, dass das Gerät erweiterbar ist. Wenn das Kind wächst, werden neue Eingriffe vorgenommen, um die Körperlänge zu erhöhen.

Titan-Nanoröhren könnten zu einer effektiveren Osseointegration führen

Titan-Nanoröhren können die Osseointegration orthopädischer Implantate verbessern und gleichzeitig das Risiko einer bakteriellen Immobilisierung verringern. Mit dieser Entdeckung verbesserten Forscher die Oberfläche von Titanimplantaten mit Titan-Nanoröhren. Mit Titandioxid-Nanoröhren behandelte orthopädische Implantate sorgen für eine effektivere Osseointegration. Dadurch wird die Haftung zwischen Implantat und Knochen gestärkt. Patienten, die diese Art von Implantat erhalten, verfügen über eine ausgezeichnete Frühtragfähigkeit.

Graphenbeschichtete Titanlegierungen – effektivere Osteogenese und Osseointegration

Mit Graphen beschichtete Titanlegierungen verbessern tatsächlich ihre Oberflächenbioaktivität, was eine effektive Osteogenese und Ossifikation weiter unterstützt. Die Graphenbeschichtung von Titanlegierungen verbessert die Biokompatibilität von Titanlegierungen, fördert die Regeneration des Knochengewebes und verbessert die Knochen-Implantat-Integration. Graphen ist ein neuartiges Nanobeschichtungsmaterial, das die Bioaktivität von Titanlegierungen fördert und die oben genannten Prozesse erleichtert. Dieses orthopädische Implantat verfügt über eine hohe mechanische Festigkeit und Bruchzähigkeit, ist korrosionsbeständig und 100 % biokompatibel.