1. Biologisk grundlag for tantalanvendelse

uopløselig tantal salt absorberes ikke af menneskekroppen efter oral eller lokal injektion, og mængden af ​​opløseligt tantalsalt absorberet af mave-tarmkanalen er meget lille. Når tantal kommer ind i menneskekroppen, er fagocytter de vigtigste bærere, der er ansvarlige for fjernelse af tantal. Fagocytter i kroppen kan overleve efter 1 times kontakt med tantalstøv uden celledegeneration og er kun ledsaget af en signifikant stigning i glukoseoxidation. Under de samme forhold kan silicastøv forårsage alvorlig cytoplasmatisk degeneration og død af fagocytter, hvilket indikerer, at tantal er cytotoksisk. I 1940 blev ren tantal først brugt i ortopædisk medicin, og de fleste rapporter viste, at tantalmetal som menneskelige implantater ikke havde nogen bivirkninger.

2. Medicinsk anvendelse af tantal

2.1 Tantaltråd

Tantal er så formbart, at det kan laves lige så fint som eller finere end menneskehår. Tantaltråd, som en kirurgisk suturlinje, har fordelene ved simpel sterilisering, lille stimulering og høj spændingsmodstand, men den har også ulemperne ved, at den ikke er let at binde. Tantaltråd kan bruges til at suturere knogler, sener, fascia, samt til at reducere spændingssuturer eller intern dental fiksering. Det kan også bruges som suturer til visceral kirurgi eller indsat i kunstige øjeæbler. Tantaltråd kan endda erstatte sener og nervefibre. Xu hao et al. rapporterede 33 tilfælde af patellafrakturer af forskellige typer behandlet med tantaltrådbånd intern fiksering, og fulgt op i 5 måneder til 6 år efter operationen. Bortset fra 2 tilfælde af mild traumatisk arthritis, opnåede de øvrige 31 tilfælde god effekt uden komplikationer.

2.2 Tantalplade

Tantalmetal kan laves til tantalchips af forskellige former og størrelser, som kan implanteres i overensstemmelse med behovene i forskellige dele af den menneskelige krop, såsom reparation og forsegling af revner og defekter af brækket kranium og lemmer. Efter at hovedet er fikseret med tantal, podes huden fra benene. Efter en periode vokser den podede hud så godt, at den næsten ikke er synlig.

2.3 Tantal stilladser

tantaltråd kan væves ind i en netballonudvidelsesstent, som tydeligt kan ses under røntgen og er meget praktisk til overvågning og opfølgning. Dens langvarige tilbageholdelse i kroppen uden brud og korrosion. På grund af sin gode fleksibilitet kan tantaltrådstilladset godt tilpasses arteriens normale puls og kan frigives hurtigt og præcist. Hou dongming et al. implanterede tantaltrådstilladser i koronararterierne på miniaturegrise og observerede resultaterne 6 måneder efter implantation. Resultaterne viste, at der ikke blev observeret lokal vævsafstødning i koronarkarrene efter stentimplantation, og proliferationen af ​​neointima var en tidsfaseproces. Efter 3 måneder toppede spredningen af ​​neointima, hovedsageligt sammensat af et stort antal prolifererende glatte muskelceller og ekstracellulær matrix. Kliniske forsøg har vist, at tantaltrådstentintervention er sikker og effektiv selv hos patienter med iskæmisk syndrom, og at akut og metastabil trombe er stabil inden for de tilladte grænser med tilfredsstillende resultater af vaskulær regenerering. Terapien var i stand til at klare komplekse skader, og operationen fungerede godt. Efter 6 måneder faldt frekvensen af ​​subakut trombose og restenose med L1.

2.4 Porøs tantal bar

Porøs tantalstang er en bikageformet tredimensionel stavlignende struktur med spongiløs knoglestruktur i menneskekroppen, med en gennemsnitlig porøsitet på 430~m og en porøsitet på 75~8O. Elasticitetsmodulet for L-tantalstang med flere huller er omkring 3GPa mellem spongiös knogle (ca. 1GPa) og kortikal knogle (ca. 15GPa), hvilket er langt lavere end det almindeligt anvendte titanlegeringsimplantatmateriale (ca. 11OGPa), således at spændingsafskærmningen effekt kan undgås. Porøs tantalstang er fremstillet af Zimmer Company. Lårbenshovednekrose er en funktionel sygdom forårsaget af ødelæggelse af blodforsyningen i lårbenshovedet. Det kan forekomme i alle aldre, men det er mere almindeligt hos unge mennesker. Til behandling af tidlig lårbenshovednekrose er der hovedsageligt metoder som at reducere trykket inde i lårbenshovedet, øge blodtilførslen af ​​lårbenshovedet, forebygge eller bremse deformation af lårbenshovedet. Porøs tantalstang har en god støttende effekt på området med lårbenshovednekrose, undgår sammenbrud af lårbenshovedet og har potentiale til at re-vaskularisere området med lårbenshovednekrose. Porøst tantal kan fremme celleproliferation og forbedre osteoblasternes osteogene evne. Kliniske eksperimenter viser, at tantalmetalimplantaterne har tilfredsstillende tidlige kliniske effekter i behandlingen af ​​tidlig lårbenshovednekrose, og den postoperative succesrate er signifikant højere end ved fibula-knogletransplantation. Sammenlignet med traditionelle operationer har porøs tantalstavimplantation fordelene ved simpel operation, kort operationstid (gennemsnitlig operationstid er 36 min), lavt blodtab (gennemsnitlig blødning er 70 ml), lille traume, hurtig postoperativ bedring, kort hospitalsophold (gennemsnitlig lOd ) og andre fordele. Derfor giver tantalstavimplantation en ny mulighed for klinisk behandling af tidlig lårbenshovednekrose.

2.5 Porøst tantal kunstigt led

Porøst tantal har også åbenlyse fordele som kunstigt fugemateriale. Porøs tantal har en vis elasticitet. Når det interagerer med kortikal knogle med relativt stort elasticitetsmodul, vil det generere en lille deformation inden for et vist område uden fragmentering. Denne funktion gør det muligt for den porøse tantal acetabulære hætte bedre at matche den knoglede acetabulære, hvilket forbedrer den indledende stabilitet af implantatet og reducerer muligheden for acetabulære frakturer. Derudover er friktionskoefficienten for porøst tantal højere end for andre porøse materialer. For eksempel er friktionskoefficienten for porøs tantal 0.88 og 0.74, sammenlignet med spongiløs knogle og kortikal knogle. Friktionskoefficienten for porøst tantal er 4O ~ 8O højere end for andre materialer efter overfladebehandling, hvilket også er gavnligt for mundens initiale stabilitet efter implantation. Den porøse tantal acetabulære hætte blev fremstillet ved at presse polyethylen med ultrahøj molekylvægt og høj densitet på substratet udelukkende bestående af porøst tantal. Dette integrerede design er mere fleksibelt end en solid metal acetabulær hætte, er mere i overensstemmelse med den menneskelige krops fysiske struktur og kan jævnt overføre belastningen til de omgivende knogler. Integriteten af ​​polyethylen og porøs tantal forhindrer slid på bunden af ​​porøst tantal og udstrømning af væske og snavs fra skruehullerne. Kliniske forsøg har vist, at der ikke forekommer dislokation eller aseptisk løsning. Med henvisning til designkonceptet med porøs tantal acetabulær hætte, er den tibiale ledplatform integreret med porøs tantal og polyethylen blevet designet med succes. Dette design har et lavere elasticitetsmodul end traditionelle materialer, hvilket reducerer den spændingsafskærmende effekt på det omgivende skinneben i mindre grad. Patella-protese designet til patellafravær, forbinder den porøse tantalkuppelstruktur til senen og syr den i den tilsvarende position, hvilket i sidste ende fremmer vævsvækst. Derudover var lårbenskonussen og de kombinerede tibia- og patellaled godt implanteret uden komplikationer. De kliniske forsøgsresultater med porøs tantal til total knæudskiftning viste, at den porøse tantalstruktur gav tilstrækkelig støtte, patientens knogleheling var god, ingen aseptisk løsning forekom, og patienttilfredsheden var god. Derudover er brugen af ​​porøs tantal total knæudskiftning hos patienter med postoperativ knoglemineralsalttæthed lavere end patienter med brug af koboltkromlegering, men den langsigtede kliniske effekt mangler at blive yderligere undersøgelse [3. På grund af inerti af tantal selv, og de mekaniske egenskaber af porøs tantal og egnet kroppen og god biokompatibilitet, vil porøs tantal spille en mere vigtig rolle inden for kunstige led.

2.6 Porøst tantalfyldmateriale

Porøs tantal kan også bruges som fyldmateriale til forskellige dele af kroppen, såsom vævsrekonstruktion efter tumorresektion, hals- og lændefusionsfyldning, udskiftning af hvirvelbue osv. Porøs tantal giver et bredt designrum til porøst tantal på grund af dets næsten perfekt integration i mekaniske egenskaber, vævsvækst og bearbejdningsegenskaber.

2.7 Tantalbelægning

Tantals fremragende korrosionsbestandighed påføres overfladen af ​​nogle medicinske metalmaterialer for at forhindre frigivelse af giftige elementer og forbedre biokompatibiliteten af ​​metalmaterialerne. I mellemtiden forbedrer tantalbelægningen også synligheden af ​​materialerne i menneskekroppen. Cai et al. [3z] aflejret tantalbelægning på overfladen af ​​ni-ti formhukommelseslegering ved multi-bue ion-plettering. Sammenlignet med den ubelagte ni-ti-legering blev in vitro-koagulationstiden for tantalaflejrede materialer forlænget, ingen tydelig blodpladeakkumulering blev observeret, og kun en lille mængde pseudopodia blev observeret, hvilket indikerer, at biokompatibiliteten af ​​ni-ti-legering blev forbedret efter aflejring af tantalbelægning. Isoflux biologiske materialefirma i USA brugte magnetronforstøvningsteknologi til at afsætte tantal på overfladen af ​​ni-ti stent. Eksperimentelle resultater af griseimplantation viste, at der ikke var nogen signifikant forskel mellem de coatede og ikke-coatede prøver i vaskulær stenose, intimal tykkelse, inflammation og andre indikatorer. På grund af tantals røntgensynlighed er der desuden ingen grund til at mærke stenten. Chen et al. [33, 34 med tantal ved magnetronforstøvningsteknik TO og T0 / Ti - N tyndfilmaflejring på overfladen af ​​biologiske materialer, in vitro cellekultur og blodpladeadhæsionseksperimenter viser, at dopingen af ​​tantalbelægning forbedres effektivt af biokompatibiliteten af belægningsmateriale. Tantalbelægning kan forbedre ydeevnen af ​​titaniumknogleintegration FOR at forbedre celleadhæsionsevnen, fremme væksten af ​​celler. Tantalbelægning højere overfladeenergi og bedre fugtbarhed forbedring af interaktionen mellem celler og implanterede materialer [3. Ud over metalmaterialer kan tantal også belægges på overfladen af ​​nogle ikke-metalliske materialer. For eksempel bruges overfladen af ​​carbonburet belagt med tantal til spinal fusion, og tantalbelægningen forbedrer styrken og sejheden af ​​carbonet bur for at passe til rygsøjlens bæreevne og bedre opfylde kravene til den kirurgiske proces. Tantal kan også belægges med nogle polymerkompositmaterialer på materialeoverfladen [3B] for at forbedre materialets synlighed og biokompatibilitet.

3, Konklusion

Tantalmetal er blevet viet mere og mere opmærksomhed på det medicinske område, især porøst tantal har opnået tilfredsstillende klinisk terapeutiske effekter. Den fremragende teoretiske biokompatibilitet af porøst tantal mangler dog stadig at blive verificeret af flere kliniske eksperimenter og langsigtede terapeutiske virkninger af andre implanterede materialer. Derudover skal bevægelsen af ​​tantalimplantater under lange driftsperioder beskrives kvantitativt for at bestemme den mekaniske stabilitet af forskellige tantalstrukturer. Gennem den fælles indsats fra materialer, fremstilling og medicinske arbejdere vil tantalmetal spille en stadig vigtigere rolle i medicinske anvendelser.