Titan-Orthopädieroden: Arten, Vorteile & Anwendungen

Überblick

Orthopädische Titan-Roden sind leichter, flexibler und körperverträglicher als andere orthopädische Roden. Titan-Roden können reines Titan oder Legierungen mit Aluminium oder Vanadium sein. Die Enden von Titan-Roden können gehakt oder gewindegeschnitten sein, aber ihre Hauptklassifizierung ist entweder expandierend oder nicht-expandierend. Die Oberflächen von Titan-Roden können beschichtet oder behandelt werden, um ihre Einwachsen in den Knochen zu fördern oder ihre Festigkeit zu verbessern.

Reine Titan-Roden versus Titan-Legierungen

• Reines Titan ist äußerst flexibel, aber nicht so stark wie Titan-Legierungen, so das orthopädische Produkteunternehmen Zimmer Inc. Titan-Legierungen machen die stärksten orthopädischen Roden. Titan-Legierungen haben eine hohe Reibungskomponente, berichten Forscher von der University of Puerto Rico, Mayaguez (UPRM), und Komponenten von Titan-Implantaten sollten nicht aneinander reiben. Reine oder konzentrierte Titan-Roden werden verwendet, wenn das orthopädische Implantat gebogen, geformt und geformt werden muss. Titan-Legierungen werden verwendet, wenn Festigkeit die wichtigste Überlegung ist. Titan-Roden werden oft nach ihren Erfindern oder Herstellern benannt, wie Bailey-Dubow oder Zimmer Roden.

Expandierende versus nicht-expandierende Titan-Roden

• Expandierende orthopädische Roden verlängern sich, wenn der Knochen wächst. Dies kann für Knochenimplantate bei Kindern nützlich sein, da der Bedarf an Wiederholungsoperationen verringert wird. Expandierende Roden sind dick und erfordern eine Verankerung an den Gelenken, sodass sie nur für große Knochenimplantate geeignet sind, so die Osteogenesis Imperfecta Foundation (OIF). Nicht-expandierende Roden sind vielseitiger und gibt es in einer Vielzahl von Größen, können jedoch bei Knochenwachstum einen Austausch erfordern.

Beschichtete und behandelte Titan-Roden

• Orthopädische Implantate werden oft beschichtet oder behandelt, um ihre Verschleißfestigkeit zu verbessern oder das Knochenwachstum zu erhöhen. Autoren des „Interface“-Artikels von 2008 erklären, dass Titan-Roden mit bioaktiver Keramik beschichtet oder chemisch modifiziert werden können, um die Haftung von Knochenzellen auf den orthopädischen Implantaten zu verbessern. Titan-Roden können durch Radiowellen oder Ionenstrahlen, Laser, hohen Druck oder Plasmaspritzen beschichtet werden. Säureätzung mit Natriumhydroxid oder Wasserperoxid sind Beispiele für chemische Behandlungen, die helfen, Titan-Rodenoberflächen bioaktiv zu machen. Säureätzung funktioniert besser beim Verbinden von Knochen mit orthopädischen Implantaten als Keramikbeschichtung, fand eine 2000 veröffentlichte Studie im „Journal of Biomedical Materials Research“. Die Zugabe des Knochenminerals Hydroxylapatit zu entweder beschichteten orthopädischen Implantaten oder chemisch behandelten Implantaten verbessert die Knochenhaftung, fand eine 2010 im „Journal of Orthopaedic Surgery and Research“ veröffentlichte Studie.

  Rauere und strukturierte Oberflächen helfen Knochenzellen und Gewebe, an Titan-Roden zu haften. Manchmal werden Knochenimplantate bei der Herstellung mit Knochenzement beschichtet. Poröse Beschichtungen aus Metallperlen oder -fasern können helfen, ein Knochenimplantat an Ort und Stelle zu halten; so Zimmer, Inc. Orthopädische Implantate können auch mit gasförmigem Stickstoff durchflutet oder mit Stickstoffionen beschossen werden, um ihre Härte und Verschleißfestigkeit zu erhöhen.

Titan-Nanoröhren und Stammzellen

• Tolou Shokufar, Doktorandin am Michigan Technological Institute, entwickelte eine wirtschaftliche Methode, um Nanoröhren in Titan-Roden zu ätzen. Diese Nanoröhren bieten eine bessere Oberfläche für Knochenzellen, um an den Knochenimplantaten zu haften. Anstelle von teurem Platin hatte Shokufar eine Methode entwickelt, die Ammoniumfluorid, Titanlegierung, Kupfer und die Verwendung eines elektrischen Stroms beinhaltet, um „ideale“ Nanoröhren zu „wachsen“.

  Forscher der University of California at San Diego (UCSD) gehen bei der Verwendung von Nanoröhren und Titan-Roden einen Schritt weiter. Sie platzierten Stammzellen entlang Nanoröhren und fanden heraus, dass sie durch die Manipulation des Durchmessers der Tubuli die Differenzierung von Knochenzellen beeinflussen konnten. Nanoröhren mit größerem Durchmesser lassen Zellen viel stärker verlängern, was die Geschwindigkeit und Festigkeit des Knochenwachstums erhöht.