বায়োমেডিকাল টাইটানিয়াম খাদ উপকরণ এবং অ্যাপ্লিকেশন

বায়োমেডিকাল টাইটানিয়াম খাদ উপকরণ এবং অ্যাপ্লিকেশন

বায়োমেডিকাল টাইটানিয়াম খাদ উপকরণগুলি বিশেষভাবে বায়োমেডিকেল ইঞ্জিনিয়ারিং-এ ব্যবহৃত এক ধরণের কার্যকরী কাঠামোগত উপকরণকে বোঝায়, বিশেষত অস্ত্রোপচার ইমপ্লান্ট এবং অর্থোপেডিক ডিভাইস পণ্যগুলির উত্পাদন এবং উত্পাদনের জন্য। টাইটানিয়াম খাদ প্রক্রিয়াকরণ সামগ্রীর উত্পাদন এবং প্রস্তুতির সাথে ধাতুবিদ্যা, চাপ প্রক্রিয়াকরণ, যৌগিক উপকরণ এবং রাসায়নিক শিল্পের ক্ষেত্র জড়িত এবং এটি বিশ্বের একটি স্বীকৃত উচ্চ-প্রযুক্তি পণ্য। টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম মিশ্রণগুলি ধীরে ধীরে মহাকাশ, বিমান চলাচল এবং জাতীয় প্রতিরক্ষা ক্ষেত্র থেকে বেসামরিক ব্যবহারের ক্ষেত্রে প্রবেশ করেছে। চিকিৎসা ও স্বাস্থ্য শিল্পে ইমপ্লান্ট এবং চিকিৎসা ডিভাইসের মতো পণ্য; ক্রীড়া এবং অবসর শিল্পে টাইটানিয়াম গল্ফ ক্লাব, সেইসাথে টাইটানিয়াম চশমা ফ্রেম, টাইটানিয়াম ঘড়ি, টাইটানিয়াম সাইকেল, এবং অন্যান্য পণ্য, টাইটানিয়াম প্রক্রিয়াজাত উপকরণের চাহিদা ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে। বায়োটেকনোলজির জোরালো বিকাশ এবং সাফল্যের সাথে, বায়োমেডিকাল ধাতু উপকরণ এবং পণ্য শিল্প বিশ্ব অর্থনীতির একটি স্তম্ভ শিল্পে বিকশিত হবে। তাদের মধ্যে, টাইটানিয়াম এবং এর মিশ্রণগুলি সাম্প্রতিক বছরগুলিতে তাদের চমৎকার ব্যাপক বৈশিষ্ট্য যেমন লাইটওয়েট, কম ইলাস্টিক মডুলাস, অ-বিষাক্ত এবং অ-চৌম্বকীয়, জারা প্রতিরোধের, উচ্চ শক্তি এবং ভাল দৃঢ়তার কারণে চাহিদার দ্রুত এবং অবিচলিত বৃদ্ধি অনুভব করেছে। একই সময়ে, টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলি প্লাস্টিক সার্জারি এবং অন্যান্য ক্ষেত্রগুলিতে প্রবেশ করতে শুরু করার সাথে সাথে নতুন সম্ভাব্য বাজারের চাহিদা উত্থাপিত হয় এবং ভবিষ্যতে টাইটানিয়াম খাদ বাজার দ্রুত বৃদ্ধি পাবে।

মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদ গবেষণা অগ্রগতি

1.1 মেডিকেল টাইটানিয়াম সংকর শ্রেণীবিভাগ

টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলিকে উপাদান মাইক্রোস্ট্রাকচারের ধরন অনুসারে তিনটি বিভাগে ভাগ করা যেতে পারে: α টাইপ, α + β টাইপ এবং β টাইটানিয়াম খাদ।

1.2 মেডিকেল টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের বিকাশের প্রবণতা

সাহিত্য গবেষণার পর দেখা গেছে, দেশ-বিদেশের সংশ্লিষ্ট গবেষকরা সর্বসম্মতভাবে বিশ্বাস করেন যে, এর উন্নয়ন মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদ তিনটি আইকনিক পর্যায় অতিক্রম করেছে। প্রথম পর্যায়ে বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম এবং Ti-6Al-4V খাদ দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়; দ্বিতীয় পর্যায় টি নিউ α+β সংকর ধাতু দ্বারা উপস্থাপিত হয় -5A1-2.5Fe এবং Ti-6A1-7Nb; তৃতীয় পর্যায়টি উন্নততর বায়োকম্প্যাটিবিলিটি এবং নিম্ন স্থিতিস্থাপক মডুলাস সহ β-টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির বিকাশ ও বিকাশের প্রধান পর্যায়। আদর্শ বায়োমেডিকাল টাইটানিয়াম খাদ উপকরণ নিম্নলিখিত শর্তগুলি অবশ্যই পূরণ করতে হবে: ভাল জৈব সামঞ্জস্য, কম স্থিতিস্থাপক মডুলাস, কম ঘনত্ব, ভাল অ্যান্টি-জারা বৈশিষ্ট্য, অ-বিষাক্ত, উচ্চ ফলন শক্তি, দীর্ঘ ক্লান্তি জীবন, এবং ঘরের তাপমাত্রায় বড় প্লাস্টিকতা। , গঠন করা সহজ, ঢালাই করা সহজ, ইত্যাদি। ইমপ্লান্ট সামগ্রীতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত গুরুত্বপূর্ণ সংকর ধাতু হল Ti-6A1-4V এবং Ti-6A1-4VELI। সাহিত্যে রিপোর্ট আছে যে V উপাদানটি ম্যালিগন্যান্ট টিস্যু প্রতিক্রিয়া সৃষ্টি করতে পারে এবং মানবদেহে বিষাক্ত পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া হতে পারে, অন্যদিকে আল অস্টিওপরোসিস এবং মানসিক ব্যাধি সৃষ্টি করতে পারে। এই সমস্যাটি সমাধান করার জন্য, জৈব পদার্থ বিজ্ঞানীরা বর্তমানে ভি-মুক্ত, আল-এর নতুন বায়োমেডিকাল টাইটানিয়াম অ্যালয় উপকরণগুলি অন্বেষণ এবং গবেষণার জন্য প্রতিশ্রুতিবদ্ধ, তার আগে এটি নির্ধারণ করা প্রয়োজন যে কোন ধরনের খাদ উপাদান যুক্ত করার জন্য উপযুক্ত যা অ-বিষাক্ত এবং জৈব সামঞ্জস্যপূর্ণ। . গবেষণায় দেখা গেছে যে মলিবডেনাম, নাইওবিয়াম, ট্যানটালাম এবং জিরকোনিয়ামের মতো অ-বিষাক্ত উপাদান ধারণকারী β-টাইটানিয়াম সংকর ধাতুগুলিতে β-স্থিতিশীল উপাদানগুলির উচ্চ পরিমাণ রয়েছে এবং একটি নিম্ন ইলাস্টিক মডুলাস (E=55~ 80GPa) এবং ভাল শিয়ার কর্মক্ষমতা রয়েছে এবং দৃঢ়তা, এটি একটি ইমপ্লান্ট হিসাবে মানব শরীরের মধ্যে ইমপ্লান্টেশন জন্য আরো উপযুক্ত.

টাইটানিয়াম খাদ এর অ্যাপ্লিকেশন

2.1 টাইটানিয়াম অ্যালয়েসের মেডিকেল ভিত্তি

মানুষের ইমপ্লান্ট হিসাবে টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম অ্যালো ব্যবহার করার প্রধান সুবিধাগুলি হল: (1) ঘনত্ব (20°C) = 4.5g/cm3 এবং লাইটওয়েট। মানবদেহে ইমপ্লান্ট করা: মানুষের শরীরের উপর লোড কমানো; একটি মেডিকেল ডিভাইস হিসাবে: চিকিৎসা কর্মীদের উপর অপারেটিং লোড হ্রাস করুন। (2) ইলাস্টিক মডুলাস কম, এবং বিশুদ্ধ টাইটানিয়াম হল 108500MPa। যখন মানবদেহে ইমপ্লান্ট করা হয়: এটি মানবদেহের স্বাভাবিক হাড়ের কাছাকাছি, যা হাড়ের কলম তৈরির জন্য সহায়ক এবং ইমপ্লান্টের উপর হাড়ের চাপ-সংরক্ষণের প্রভাবকে হ্রাস করে। (3) অ-চৌম্বকীয়, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষেত্র এবং বজ্রঝড় দ্বারা প্রভাবিত হয় না, যা ব্যবহারের পরে মানুষের সুরক্ষার জন্য উপকারী। (4) এটি অ-বিষাক্ত এবং ইমপ্লান্ট হিসাবে মানবদেহে কোন বিষাক্ত বা পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া নেই। (5) জারা প্রতিরোধের (জৈবিকভাবে জড় ধাতু উপাদান)। মানুষের রক্তের নিমজ্জন পরিবেশে এটির চমৎকার জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা রয়েছে এবং এটি মানুষের রক্ত ​​এবং কোষের টিস্যুগুলির সাথে ভাল সামঞ্জস্য নিশ্চিত করে। ইমপ্লান্ট হিসাবে, এটি মানব দূষণ তৈরি করে না এবং মানবদেহের জন্য ক্ষতিকারক নয়। অ্যালার্জির প্রতিক্রিয়া ঘটবে, যা টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম মিশ্রণের জন্য একটি মৌলিক শর্ত। (6) উচ্চ শক্তি এবং ভাল বলিষ্ঠতা. ট্রমা, টিউমার এবং অন্যান্য কারণের কারণে হাড় এবং জয়েন্টের ক্ষতি। একটি স্থিতিশীল হাড়ের ভারা স্থাপন করতে, আর্ক প্লেট, স্ক্রু, কৃত্রিম হাড়, জয়েন্ট, ইত্যাদি ব্যবহার করতে হবে। এই ইমপ্লান্টগুলি দীর্ঘ সময়ের জন্য জায়গায় রেখে দিতে হবে। মানবদেহ বাঁকানো, মোচড়ানো, স্কুইজিং, পেশী সংকোচন এবং মানবদেহের অন্যান্য প্রভাবের সাপেক্ষে হবে, যার জন্য ইমপ্লান্টের উচ্চ শক্তি এবং শক্ততা প্রয়োজন।

2.2 টাইটানিয়াম মিশ্রণের চিকিৎসা ও অর্থোপেডিক ক্ষেত্র

বাজার পরিস্থিতি টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের বিকাশের সাথে, টাইটানিয়াম উপাদানের বৈচিত্র্যের বৃদ্ধি এবং দাম হ্রাসের সাথে, নাগরিক শিল্পে টাইটানিয়ামের প্রয়োগ দ্বিগুণ হয়েছে। CFDA মেডিকেল ডিভাইসগুলিকে তাদের নিরাপত্তা অনুসারে উচ্চ থেকে নিম্ন পর্যন্ত তিনটি স্তরে ভাগ করে এবং সেগুলি যথাক্রমে সরকারের তিনটি স্তরের দ্বারা তত্ত্বাবধান ও পরিচালিত হয়। টাইটানিয়াম এবং টাইটানিয়াম খাদ উপকরণ দিয়ে তৈরি ইমপ্লান্টগুলি চিকিৎসা ডিভাইসের তৃতীয় শ্রেণীর অন্তর্গত এবং উচ্চ-মূল্যের ভোগ্য সামগ্রী। বাজারের 5%-এরও বেশি সাব-সেক্টরগুলির মধ্যে রয়েছে ছয়টি প্রধান বিভাগ: ইন ভিট্রো ডায়াগনস্টিকস, কার্ডিওলজি, ডায়াগনস্টিক ইমেজিং, অর্থোপেডিকস, চক্ষুবিদ্যা এবং প্লাস্টিক সার্জারি। এর মধ্যে, ইন ভিট্রো ডায়াগনস্টিকস, অর্থোপেডিকস এবং কার্ডিয়াক ইন্টারভেনশন হল চীনে দ্রুত বর্ধনশীল উচ্চ-মূল্যের ভোগ্য সামগ্রী। বায়োমেডিকেল টাইটানিয়াম এবং এর সংকর ধাতুগুলির প্রয়োগ তিনটি আইকনিক পর্যায় অতিক্রম করেছে: প্রাথমিক প্রয়োগ 1950 এর দশকের গোড়ার দিকে, প্রথম যুক্তরাজ্য এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে, বাণিজ্যিকভাবে খাঁটি টাইটানিয়াম হাড়ের প্লেট, স্ক্রু, ইন্ট্রামেডুলারি নখ এবং নিতম্ব তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়েছিল। জয়েন্টগুলোতে সুইস কোম্পানি ম্যাথিস টি-6A1-7Nb অ্যালয় ব্যবহার করে অ-প্রসারিত লকিং ইন্ট্রামেডুলারি নেইল সিস্টেম (টিবিয়া, হিউমারাস এবং ফিমার সহ) এবং ফেমোরাল ঘাড়ের হাড় ভাঙার চিকিত্সার জন্য ফাঁপা স্ক্রু তৈরি করতে। ছিদ্রযুক্ত Ni-Ti (PNT) খাদ বায়োঅ্যাকটিভ উপাদান সার্ভিকাল এবং কটিদেশীয় ইন্টারভার্টেব্রাল ফিউশন খাঁচা (খাঁচা) তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়। কানাডিয়ান BIORTHEX কোম্পানি অর্থোপেডিক মেরুদণ্ডের আঘাতের চিকিত্সার জন্য ছিদ্রযুক্ত Ni-Ti অ্যালয় পেটেন্ট উপাদান ACTIPOR G দিয়ে তৈরি একটি সার্ভিকাল এবং কটিদেশীয় ইন্টারভার্টিব্রাল ফিউশন খাঁচা তৈরি করেছে। নতুন বিটা টাইটানিয়াম খাদ একাধিক উদ্দেশ্যে যেমন অর্থোপেডিকস, ডেন্টিস্ট্রি এবং ভাস্কুলার হস্তক্ষেপের জন্য একটি উন্নত উপাদান হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। অর্থোপেডিক মেডিকেল ডিভাইস শিল্প বিশ্বব্যাপী মেডিকেল ডিভাইস মার্কেট শেয়ারের 9% এর জন্য দায়ী এবং এখনও দ্রুত বৃদ্ধি পাচ্ছে। অর্থোপেডিক মেডিকেল ডিভাইসের বাজার প্রাথমিকভাবে চারটি ক্ষেত্রে বিভক্ত: ট্রমা, জয়েন্ট, মেরুদণ্ড এবং অন্যান্য। তাদের মধ্যে, ট্রমা হল একমাত্র সেগমেন্ট যা বর্তমানে বিদেশী কোম্পানির দখলে থাকা একটি বড় মার্কেট শেয়ার নেই। প্রধান কারণ হল এই ক্ষেত্রের পণ্যগুলির প্রযুক্তিগত বিষয়বস্তু কম, অনুকরণ করা সহজ এবং পরিচালনা করা কম কঠিন। তারা অনেক দ্বিতীয় এবং তৃতীয় স্তরের হাসপাতালে সঞ্চালিত হতে পারে, এবং বিদেশী কোম্পানিগুলি সম্পূর্ণরূপে কভার করতে পারে না। ট্রমা পণ্যগুলি অভ্যন্তরীণ ফিক্সেশন এবং বাহ্যিক ফিক্সেশন ডিভাইসে বিভক্ত করা যেতে পারে। অভ্যন্তরীণ ফিক্সেশন ট্রমা পণ্যগুলির মধ্যে রয়েছে ইন্ট্রামেডুলারি নখ, হাড়ের প্লেট, স্ক্রু ইত্যাদি। 2012 সালে, ট্রমা গার্হস্থ্য অর্থোপেডিকস বাজারের 34%, জয়েন্টগুলি 28%, মেরুদণ্ড 20% এবং অন্যান্যগুলির জন্য দায়ী। 18%। বড় জয়েন্টগুলি উচ্চ প্রযুক্তিগত বাধা সহ উচ্চ-প্রান্তের চিকিৎসা ডিভাইস। বর্তমানে, মূলধারার হাসপাতালগুলি মূলত আমদানিকৃত অর্থোপেডিক সামগ্রী ব্যবহার করে। প্রযুক্তি, নকশা, গবেষণা ও উন্নয়ন, উপকরণ, পৃষ্ঠ চিকিত্সা প্রক্রিয়া ইত্যাদির ক্ষেত্রে দেশীয় এবং আমদানিকৃত পণ্যের মধ্যে এখনও একটি ব্যবধান রয়েছে। কৃত্রিম জয়েন্টগুলিকে প্রধানত কৃত্রিম হাঁটু, নিতম্ব, কনুই, কাঁধ, আঙুল এবং পায়ের আঙ্গুলের জয়েন্টগুলিতে ভাগ করা হয়। তাদের মধ্যে, সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ জয়েন্ট প্রতিস্থাপনের মধ্যে রয়েছে হিপ জয়েন্ট এবং হাঁটু জয়েন্ট, যা একসাথে বিশ্বব্যাপী জয়েন্ট প্রতিস্থাপনের বাজারের 95% এরও বেশি। স্পাইনাল ইমপ্লান্ট ডিভাইসের মধ্যে রয়েছে থোরাকোলামবার নেইল প্লেট সিস্টেম, সার্ভিকাল স্পাইন নেইল প্লেট সিস্টেম এবং ফিউশন কেজ সিস্টেম, যার মধ্যে ইন্টারভার্টেব্রাল কেজ সিস্টেম প্রধানত ইন্টারভার্টিব্রাল ডিস্ক রিপ্লেসমেন্ট ট্রিটমেন্টের জন্য ব্যবহৃত হয় এবং এটি সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সেগমেন্ট, যা প্রায় সমগ্র মেরুদণ্ডের ইমপ্লান্ট মার্কেটের জন্য অ্যাকাউন্টিং। .

উপসংহার

টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির উচ্চতর বৈশিষ্ট্যগুলি চিকিৎসা ক্ষেত্রে তার শীর্ষস্থানীয় অবস্থানে অবদান রেখেছে। টাইটানিয়াম অ্যালয়েসের উপাদান নকশা এবং প্রস্তুতি প্রযুক্তি জৈবপ্রযুক্তির অগ্রগতি এবং চিকিত্সা অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য বৃহৎ চাহিদার সাথে দ্রুত বিকশিত হয়েছে। দ্য মেডিকেল টাইটানিয়াম খাদ বর্তমানে উত্পাদিত হয় প্রধানত α+β ধরনের টাইটানিয়াম খাদ। প্রস্তুতি প্রযুক্তির দৃষ্টিকোণ থেকে, TC4 (TC4ELI) উৎপাদন বর্তমানে প্রধান বাজার শেয়ার দখল করে আছে। β-টাইপ টাইটানিয়াম খাদ বায়োকম্প্যাটিবিলিটি এবং যান্ত্রিক সামঞ্জস্যের ক্ষেত্রে কিছু সুবিধা রয়েছে, তাই এটি নতুন মেডিকেল টাইটানিয়াম অ্যালয়গুলির জন্য একটি গবেষণার হটস্পট হয়ে উঠেছে এবং চিকিৎসা ইমপ্লান্টের ক্ষেত্রে সবচেয়ে সম্ভাব্য প্রযুক্তি। ভবিষ্যতে, টাইটানিয়াম অ্যালোয়ের উত্পাদন প্রযুক্তি কম মডুলাস, উচ্চ শক্তি, ভাল জৈব সামঞ্জস্য এবং যান্ত্রিক সামঞ্জস্যের দিকে বিকাশ করা উচিত। উন্নয়ন প্রবণতার দৃষ্টিকোণ থেকে, β-টাইপ টাইটানিয়াম অ্যালয়েস ভবিষ্যতের বিকাশের দিক এবং মেডিকেল টাইটানিয়াম অ্যালয় বাজারের মূলধারা হয়ে উঠবে।