বায়োমেডিক্যাল টাইটানিয়াম খাদ উপকরণ এবং অ্যাপ্লিকেশন

বিমূর্ত: জৈবপ্রযুক্তির জোরালো বিকাশ এবং প্রধান সাফল্যের সাথে, বায়োমেডিক্যাল টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের চাহিদা দ্রুত বৃদ্ধি পাচ্ছে। যাইহোক, TC4 এবং TC4ELI এর মতো বহুল ব্যবহৃত মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদগুলিতে V এবং Al এর প্যাথোজেনসিটির কারণে, নতুন মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদগুলির গবেষণা এবং বিকাশের আমার দেশে বাস্তব ব্যবহারিক গুরুত্ব এবং বিস্তৃত বাজারের সম্ভাবনা রয়েছে। এই নিবন্ধটি সংক্ষিপ্তভাবে বায়োমেডিক্যাল টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের শ্রেণীবিভাগ, মৌলিক বৈশিষ্ট্য এবং প্রয়োগের ভিত্তি বর্ণনা করে; চিকিৎসা ক্ষেত্রে তার উন্নয়নের ধারা নির্দেশ করে; এবং নতুন -টাইটানিয়াম খাদগুলির মৌলিক প্রক্রিয়াকরণ এবং প্রস্তুতি পদ্ধতি এবং কর্মক্ষমতা মূল্যায়ন পদ্ধতির সংক্ষিপ্তসার।

কীওয়ার্ড: মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদ; উন্নয়ন; গবেষণা অগ্রগতি; প্রক্রিয়াকরণ

বায়োমেডিক্যাল টাইটানিয়াম খাদ উপাদান বিশেষভাবে বায়োমেডিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং -এ ব্যবহৃত একটি শ্রেণীর কার্যকরী কাঠামোগত উপকরণকে নির্দেশ করে, বিশেষ করে সার্জিক্যাল ইমপ্লান্ট এবং অর্থোপেডিক যন্ত্রের উৎপাদন ও উৎপাদনকে নির্দেশ করে [1]। টাইটানিয়াম খাদ প্রক্রিয়াকরণ সামগ্রীর উৎপাদন ও প্রস্তুতি ধাতুবিদ্যা, চাপ প্রক্রিয়াকরণ, যৌগিক উপকরণ এবং রাসায়নিকের ক্ষেত্রগুলির সাথে জড়িত এবং এটি বিশ্বের একটি উচ্চ প্রযুক্তির পণ্য হিসাবে স্বীকৃত। টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদগুলি ধীরে ধীরে মহাকাশ, বিমান, জাতীয় প্রতিরক্ষা এবং সামরিক শিল্প [2] থেকে বেসামরিক ব্যবহারের ক্ষেত্রে প্রবেশ করেছে। চিকিৎসা এবং স্বাস্থ্য শিল্পে ইমপ্লান্ট এবং চিকিৎসা সরঞ্জামগুলির মতো পণ্য; ক্রীড়া এবং অবসর শিল্পে টাইটানিয়াম গল্ফ ক্লাব, টাইটানিয়াম চশমা ফ্রেম, টাইটানিয়াম ঘড়ি, টাইটানিয়াম বাইসাইকেল এবং অন্যান্য পণ্যের টাইটানিয়াম প্রক্রিয়াজাত সামগ্রীর চাহিদা ক্রমবর্ধমান। বায়োটেকনোলজির জোরালো বিকাশ এবং বড় সাফল্যের সাথে, বায়োমেডিক্যাল ধাতু উপকরণ এবং তাদের পণ্যগুলির শিল্প বিশ্ব অর্থনীতির একটি স্তম্ভ শিল্পে পরিণত হবে [3]। তাদের মধ্যে, টাইটানিয়াম এবং এর খাদগুলি চমৎকার ব্যাপক বৈশিষ্ট্যগুলির উপর নির্ভর করে যেমন হালকা ওজন, কম ইলাস্টিক মডুলাস, অ-বিষাক্ত, অ-চুম্বকীয়, জারা প্রতিরোধের, উচ্চ শক্তি এবং ভাল শক্তির উপর। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, টাইটানিয়াম এবং এর খাদগুলির চাহিদাও দ্রুত এবং অবিচ্ছিন্নভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে [4]। একই সময়ে, টাইটানিয়াম খাদগুলি প্লাস্টিক সার্জারি এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে প্রবেশ করতে শুরু করার সাথে সাথে নতুন সম্ভাব্য বাজারের চাহিদা দেখা দেয় এবং ভবিষ্যতে টাইটানিয়াম খাদ বাজার দ্রুত বৃদ্ধি পাবে।

1 মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদগুলির গবেষণা অগ্রগতি

1.1 মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদগুলির শ্রেণিবিন্যাস

উপাদান মাইক্রোস্ট্রাকচারের ধরন অনুসারে টাইটানিয়াম খাদকে তিন প্রকারে ভাগ করা যায়: α-type, α + β-type এবং β-type titanium alloy।

1.2 মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদগুলির বিকাশের প্রবণতা

সাহিত্য জরিপ [8-14] অনুসারে, দেশে এবং বিদেশে প্রাসঙ্গিক গবেষণা পণ্ডিতরা সম্মত হন যে মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদগুলির বিকাশ তিনটি আইকনিক পর্যায় অতিক্রম করেছে। প্রথম পর্যায়ে বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম এবং Ti-6Al-4V খাদ দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়; দ্বিতীয় ধাপ হল একটি নতুন ধরনের α + β মিশ্রণ যা Ti-5A1-2.5Fe এবং Ti-6A1-7Nb দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়; তৃতীয় পর্যায়টি হল উন্নত জৈব সামঞ্জস্য এবং নিম্ন স্থিতিস্থাপক মডুলাস সহ β-টাইটানিয়াম বিকাশ এবং বিকাশ। আদর্শ বায়োমেডিক্যাল টাইটানিয়াম খাদ উপাদান [15] নিম্নলিখিত শর্ত পূরণ করতে হবে: ভাল biocompatibility, স্থিতিস্থাপকতা কম মডুলাস, কম ঘনত্ব, ভাল জারা বিরোধী কর্মক্ষমতা, অ বিষাক্ত, উচ্চ ফলন শক্তি, দীর্ঘ ক্লান্তি জীবন, এবং ঘরের তাপমাত্রায় উচ্চ তাপমাত্রা । দুর্দান্ত প্লাস্টিসিটি, সহজ গঠন, সহজ ingালাই ইত্যাদি বর্তমানে, গুরুত্বপূর্ণ মিশ্রণগুলি যা ইমপ্লান্ট উপকরণগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে তা হল Ti-6A1-4V এবং Ti-6A1-4VELI। সাহিত্যে [16-19] রিপোর্ট করা হয়েছে যে V উপাদানটি ম্যালিগন্যান্ট টিস্যু প্রতিক্রিয়া সৃষ্টি করতে পারে এবং মানুষের শরীরে বিষাক্ত পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া হতে পারে, যখন আল অস্টিওপরোসিস এবং মানসিক ব্যাধি সৃষ্টি করতে পারে; এই সমস্যা সমাধানের জন্য, বর্তমান জৈব উপাদান বিজ্ঞানীরা অন্বেষণ করতে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ নতুন বায়োমেডিক্যাল টাইটানিয়াম অ্যালয় পদার্থ যা V এবং Al ধারণ করে না, তা গবেষণার আগে, অ্যালো উপাদানগুলি কী যুক্ত করার জন্য উপযুক্ত তা খুঁজে বের করা প্রয়োজন যা অ-বিষাক্ত এবং সামঞ্জস্যপূর্ণ জৈব সামঞ্জস্যের নীতি। স্টাডিজ [২০-২3] পাওয়া গেছে যে β টাইটানিয়াম অ্যালয় যা মলিবডেনাম, নিওবিয়াম, ট্যানটালাম, জিরকোনিয়াম এবং অন্যান্য অ-বিষাক্ত উপাদান ধারণ করে β স্থিতিশীল উপাদানগুলির উচ্চতর উপাদান থাকে এবং ela + compared এর তুলনায় স্থিতিস্থাপকতার কম মডুলাস থাকে টাইটানিয়াম খাদ (E=55 ~ 80GPa) এবং ভাল শিয়ার পারফরম্যান্স এবং বলিষ্ঠতা, ইমপ্লান্ট হিসাবে মানবদেহে রোপনের জন্য আরো উপযুক্ত।

2 টাইটানিয়াম মিশ্রণ প্রয়োগ

2.1 টাইটানিয়াম খাদ এর চিকিৎসা ভিত্তি

মানুষের ইমপ্লান্ট হিসাবে টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ ব্যবহার করার প্রধান সুবিধা হল: (1) ঘনত্ব (20 ° C)=4.5 গ্রাম/সেমি 3, হালকা ওজন। মানবদেহে রোপণ: চিকিৎসা যন্ত্র হিসেবে মানবদেহের উপর লোড কমানো: চিকিৎসা কর্মীদের অপারেশনাল লোড কমানো। (2) স্থিতিস্থাপকতার মডুলাস কম, এবং বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম 108500MPa। এটি মানবদেহে রোপণ করা হয়: এটি মানবদেহের প্রাকৃতিক হাড়ের কাছাকাছি, যা হাড়ের সংযোগের জন্য সহায়ক এবং ইমপ্লান্টে হাড়ের স্ট্রেস শিল্ডিং প্রভাব হ্রাস করে। (3) অ-চুম্বকীয়, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষেত্র এবং বজ্রঝড় দ্বারা প্রভাবিত হয় না, যা ব্যবহারের পরে মানব দেহের নিরাপত্তার জন্য উপকারী। (4) অ-বিষাক্ত, ইমপ্লান্ট হিসাবে, এর মানবদেহে কোন বিষাক্ত এবং পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া নেই। (5) জারা প্রতিরোধের (জৈবিকভাবে নিষ্ক্রিয় ধাতু উপাদান)। মানুষের রক্তের নিমজ্জন পরিবেশে এর চমৎকার জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে, মানুষের রক্ত ​​এবং কোষের টিস্যুর সাথে ভাল সামঞ্জস্যতা নিশ্চিত করে এবং ইমপ্লান্ট হিসাবে মানব দেহের দূষণ ঘটায় না। এলার্জি প্রতিক্রিয়া ঘটবে, যা টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ প্রয়োগের মৌলিক শর্ত। (6) উচ্চ শক্তি এবং ভাল বলিষ্ঠতা আঘাত, টিউমার এবং অন্যান্য কারণে সৃষ্ট হাড় এবং জয়েন্টের ক্ষতি। একটি স্থিতিশীল হাড়ের ভাঁজ স্থাপনের জন্য, বাঁকা প্লেট, স্ক্রু, কৃত্রিম হাড় এবং জয়েন্ট ইত্যাদি ব্যবহার করা প্রয়োজন এবং এই ইমপ্লান্টগুলি দীর্ঘ সময়ের জন্য রেখে দেওয়া উচিত। মানব দেহের বাঁকানো, মোচড়ানো, চেপে ফেলা এবং পেশী সংকোচন শক্তির অধীনে থাকে, যার জন্য ইমপ্লান্টের উচ্চ শক্তি এবং কঠোরতা প্রয়োজন।

2.2 টাইটানিয়াম খাদ এর চিকিৎসা ক্ষেত্র এবং অর্থোপেডিক্স ক্ষেত্র

বাজারের পরিস্থিতি টাইটানিয়াম খাদগুলির বিকাশের সাথে সাথে, টাইটানিয়াম উপকরণের বৈচিত্র্য বৃদ্ধি এবং দাম হ্রাসের ফলে বেসামরিক শিল্পে টাইটানিয়ামের প্রয়োগ দ্রুত বৃদ্ধি পেয়েছে। সিএফডিএ মেডিকেল ডিভাইসগুলিকে তাদের নিরাপত্তা অনুযায়ী উচ্চ থেকে নিম্ন পর্যন্ত তিন স্তরে ভাগ করে এবং তিন স্তরের সরকার দ্বারা তত্ত্বাবধান ও পরিচালিত হয়। টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ উপাদান ইমপ্লান্ট মেডিকেল ডিভাইসের তৃতীয় শ্রেণীর অন্তর্গত এবং উচ্চ মূল্যের ভোগ্য সামগ্রী। । মার্কেট সেগমেন্টের ৫% এরও বেশি সাব-সেক্টরের মধ্যে রয়েছে ভিট্রো ডায়াগনস্টিকস, কার্ডিওলজি, ইমেজিং ডায়াগনস্টিকস, অর্থোপেডিক্স, চক্ষুবিদ্যা এবং প্লাস্টিক সার্জারি। তাদের মধ্যে, ভিট্রো ডায়াগনস্টিকস, অর্থোপেডিক্স এবং কার্ডিয়াক হস্তক্ষেপ চীনে দ্রুত বর্ধনশীল উচ্চ মূল্যের ভোগ্যপণ্য। বায়োমেডিক্যাল টাইটানিয়াম এবং তার খাদ উপাদানগুলির প্রয়োগ তিনটি আইকনিক পর্যায় অতিক্রম করেছে [27]: 1950 এর দশকের প্রথম দিকে, প্রথম যুক্তরাজ্য এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে, বাণিজ্যিক বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম হাড়ের প্লেট, স্ক্রু, ইন্ট্রামেডুলারি নখ এবং নিতম্ব তৈরিতে ব্যবহৃত হত জয়েন্টগুলোতে । সুইস কোম্পানি ম্যাথিস টি -6 এ 1-7 এনবি মিশ্রণ ব্যবহার করে অ-রিমড ইন্টারলকিং ইন্ট্রামেডুলারি নেল সিস্টেম (টিবিয়া, হিউমারাস এবং ফেমুর সহ) এবং ফেমোরাল নেক ফ্র্যাকচারের চিকিৎসার জন্য ফাঁপা স্ক্রু তৈরি করে। জরায়ু এবং কটিদেশীয় ইন্টারভার্টেব্রাল ফিউশন খাঁচা (খাঁচা) তৈরির জন্য ছিদ্রযুক্ত Ni-Ti (PNT) খাদ জৈব-সক্রিয় পদার্থ কানাডিয়ান BIORTHEX কোম্পানি অস্থির চিকিত্সার জন্য সার্ভিকাল এবং কটিদেশীয় ইন্টারভার্টেব্রাল ফিউশন খাঁচা তৈরির জন্য ছিদ্রযুক্ত Ni-Ti অ্যালয় পেটেন্ট উপাদান ACTIPORE ব্যবহার করে। আঘাত নতুন β-টাইটানিয়াম খাদ অর্থোপেডিক্স, দন্তচিকিত্সা, এবং ভাস্কুলার হস্তক্ষেপের জন্য একটি উন্নত উপাদান, যা বৈশ্বিক চিকিৎসা যন্ত্রের বাজারের 9% অংশ, এবং এখনও দ্রুত বৃদ্ধি পাচ্ছে। অর্থোপেডিক মেডিকেল ডিভাইসের বাজার প্রধানত চারটি অঞ্চলে বিভক্ত: ট্রমা, জয়েন্ট, মেরুদণ্ড এবং অন্যান্য। তাদের মধ্যে, ট্রমা বর্তমানে একমাত্র মহকুমা যা বিদেশী কোম্পানীর দখলে নেই। এর প্রধান কারণ হল এই ক্ষেত্রের পণ্যগুলি প্রযুক্তিতে স্বল্প, অনুকরণে সহজ এবং পরিচালনা করা কম কঠিন। অনেক মাধ্যমিক ও তৃতীয় স্তরের হাসপাতাল এটি সম্পাদন করতে পারে, এবং বিদেশী কোম্পানিগুলি এটি সম্পূর্ণরূপে কভার করতে পারে না। । ট্রমা পণ্যগুলি অভ্যন্তরীণ স্থিরকরণ এবং বাহ্যিক স্থিরকরণ ডিভাইসে বিভক্ত করা যেতে পারে। অভ্যন্তরীণ স্থিরকরণ ট্রমা পণ্যগুলির মধ্যে রয়েছে ইন্ট্রামেডুলারি নখ, হাড়ের প্লেট এবং স্ক্রু। 2012 সালে, গার্হস্থ্য অর্থোপেডিক্স মার্কেট 34% ট্রমা, 28% জয়েন্ট, 20% মেরুদণ্ড এবং অন্যান্যদের জন্য দায়ী। 18%। বড় জয়েন্টগুলি উচ্চ প্রযুক্তিগত বাধা সহ উচ্চমানের মেডিকেল ডিভাইস। বর্তমানে মূলধারার হাসপাতালগুলো মূলত অর্থোপেডিক সামগ্রী আমদানি করছে। প্রযুক্তি, নকশা, গবেষণা ও উন্নয়ন, উপকরণ এবং সারফেস ট্রিটমেন্ট প্রক্রিয়ার ক্ষেত্রে দেশীয় এবং আমদানিকৃত পণ্যের মধ্যে এখনও একটি ব্যবধান রয়েছে। । কৃত্রিম জয়েন্টগুলোকে প্রধানত কৃত্রিম হাঁটু, নিতম্ব, কনুই, কাঁধ, আঙুল, পায়ের আঙ্গুলের জয়েন্ট ইত্যাদিতে বিভক্ত করা হয়। সর্বাধিক গুরুত্বপূর্ণ যুগ্ম প্রতিস্থাপনের মধ্যে রয়েছে হিপ এবং হাঁটুর জয়েন্ট, যা একসঙ্গে বৈশ্বিক যুগ্ম প্রতিস্থাপন বাজারের 95% অতিক্রম করে। স্পাইনাল ইমপ্লান্ট ডিভাইসগুলির মধ্যে রয়েছে থোরাকোলম্বার স্পাইন প্লেট সিস্টেম, সার্ভিকাল স্পাইন প্লেট সিস্টেম এবং ফিউশন কেজ সিস্টেম, যার মধ্যে ইন্টারভারটেব্রাল ফিউশন কেজ সিস্টেমটি মূলত ইন্টারভারটেব্রাল ডিস্ক রিপ্লেসমেন্টের চিকিৎসার জন্য ব্যবহৃত হয় এবং এটিও সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সেগমেন্ট, যা সমগ্র সম্পর্কে হিসাব করে মেরুদণ্ড ইমপ্লান্ট বাজার এর অর্ধেক।

3 উপসংহার

টাইটানিয়াম খাদ এর উচ্চতর কর্মক্ষমতা চিকিৎসা ক্ষেত্রে তার নেতৃস্থানীয় অবস্থান অর্জন করেছে। বায়োটেকনোলজির অগ্রগতি এবং চিকিৎসা অ্যাপ্লিকেশনের ব্যাপক চাহিদার সাথে সাথে টাইটানিয়াম খাদ এর উপাদান নকশা এবং প্রস্তুতি প্রযুক্তি দ্রুত বিকশিত হয়েছে। বর্তমানে উৎপাদিত মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদগুলি প্রধানত α + β ধরনের টাইটানিয়াম খাদ। প্রস্তুতি প্রক্রিয়ার দৃষ্টিকোণ থেকে, TC4 (TC4ELI) এর উৎপাদন বর্তমানে একটি বড় বাজার অংশ দখল করে আছে। oc-টাইপ টাইটানিয়াম খাদ জৈব সামঞ্জস্য এবং যান্ত্রিক সামঞ্জস্যের ক্ষেত্রে কিছু সুবিধা রয়েছে, তাই এটি নতুন মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদগুলির একটি গবেষণা হটস্পট হয়ে উঠেছে এবং মেডিকেল ইমপ্লান্টের ক্ষেত্রে এটি সবচেয়ে আশাব্যঞ্জক প্রযুক্তি। ভবিষ্যতে, টাইটানিয়াম খাদগুলির উত্পাদন প্রযুক্তি কম মডুলাস, উচ্চ শক্তি, ভাল জৈব সামঞ্জস্য এবং যান্ত্রিক সামঞ্জস্যের দিক থেকে বিকাশ করা উচিত। উন্নয়নের প্রবণতার দৃষ্টিকোণ থেকে, β-টাইপ টাইটানিয়াম খাদ ভবিষ্যত উন্নয়নের দিক এবং মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদ বাজারের মূলধারায় পরিণত হবে।