ПЕРСПЕКТИВИ ЗАСТОСУВАННЯ МЕТАЛЕВОГО ТИТАНУ В МЕДИЦИНІ
DOI:
https://doi.org/10.56197/2786-5827/2024-3-4-6Ключові слова:
металевий титан, титанова промисловість, тенденції світового ринку, протезування, імплантатиАнотація
Вступ. Україна має унікальні поклади титанових руд, з яких можна виготовляти високоякісні металеві титанові вироби. Не всі країни, які розвивають титанову промисловість, мають природні ресурси такого якісного рівня. Зокрема, Китай вимушений імпортувати титанову руду для виробництва титанової продукції для аерокосмічної індустрії і медичної сфери. Перед вітчизняною добувною промисловістю і кольоровою металургією стоїть актуальне завдання максимально ефективно використати наявні ресурси. Переробка титанових руд на титанові сплави медичного призначення може стати потужним стимулом для розвитку вітчизняної кольорової металургії і збільшення експортного потенціалу. В цьому контексті метою статті було оцінити перспективи використання металевого титану в медицині і спрогнозувати попит на титан і титанові сплави медичного призначення до 2030 р.
Матеріали та методи. Для проведення дослідження використовувались такі методи: економіко-статистичний, монографічний, аналізу і синтезу, системного підходу тощо. Інформаційною базою дослідження були дані UN Comtrade Database та ресурси Інтернету.
Результати і обговорення. Титан та його сплави найбільш імовірно будуть мати великий попит у виробників товарів медичного призначення у середньостроковій перспективі. Про це свідчать три прогнозні сценарії зростання світового ринку титанових сплавів медичного призначення. Зростання цього ринку передбачено також песимістичним сценарієм, згідно з яким титан буде втрачати свою конкурентоспроможність по відношенню до інших біоматеріалів. Внаслідок науково-технічного прогресу на ринку з’являється багато нових альтернативних біоматеріалів для внутрішнього і зовнішнього протезування. Однак, як свідчать результати дослідження, до 2030 р. найбільш імовірно, що титан та його сплави збережуть свої провідні позиції на ринку медичних біоматеріалів.
Висновки. Аналіз наукових публікацій свідчить про значні перспективи металевого титану і титанових сплавів у медичній сфері. Це стосується як традиційних матеріалів (технічно чистий титан, титановий сплав Ti-6Al-4V), так й інноваційних матеріалів, які вміщують титан (нітинол, аморфний метал тощо). Таким чином, в умовах швидкого науково-технічного прогресу титан продовжує залишатись незамінним елементом при виробництві медичних виробів для внутрішнього і зовнішнього протезування.
Виникнення і швидкий розвиток адитивних технологій спричиняє структурні зміни на ринку біоматеріалів. Зокрема, має місце тенденція заміщення титанових зливків на титанові порошки. Застосування 3D-принтерів при виробництві медичних виробів помітно підвищує ефективність роботи хірургів, зубних техніків, збільшує процент успішних операцій і поліпшує процес видужання хворих.
Серед факторів, які визначають попит на медичний титан слід відзначити такі: вартість виробництва титану, конкуренція з боку інших біоматеріалів, зростання кількості населення, збільшення частки осіб похилого віку, державні програми стимулювання ендопротезування, глобалізація медичних послуг тощо.
Посилання
Venger, V., Bykonia, O., Gakhovych, N., Kushnirenko, O. and Tsyplitska, O. (2024), “Development of Titanium Production in Ukraine: Evolving Prospects Based on National R&D”, Science and Innovation, 20(3), 40–52. URL: https://doi.org/10.15407/scine20.03.040
Barber, C.C., Burnham, M., Ojameruaye, O. and McKee M.D. (2021), “A Systematic Review of the Use of Titanium versus Stainless Steel Implants for Fracture Fixation”, OTA Int., vol. 4, no. 3. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8568430/
Sales, P.H.D.H., Barros, A.W.P., de Oliveira-Neto, O.B., de Lima, F.J.C., Carvalho, A.D.A.T. and Leão J.C. (2023), “Do Zirconia Dental Implants Present Better Clinical Results than Titanium Dental Implants? A Systematic Review and Meta-Analysis”, J. Stomatol. Oral Maxillofac. Surg., vol. 124, no. 1. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36330865/
Haugen, H.J. and Chen, H. (2022), “Is There a Better Biomaterial for Dental Implants than Titanium? – A Review and Meta-Study Analysis”, J. Funct. Biomater., vol. 13, no. 2. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35645254/
Mohanta, M. and Thirugnanam, A. (2022), “Commercial Pure Titanium – A Potential Candidate for Cardiovascular Stent”, Materwiss. Werksttech., vol. 53, no. 12, pp. 1518–1543. URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/mawe.202100306
Zhang, L.-C. and Chen, L.-Y. (2019), “A Review on Biomedical Titanium Alloys: Recent Progress and Prospect”, Adv. Eng. Mater., vol. 21, no. 4. URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adem.201801215
Madhukar, S., Nakshatram, S., Naik, R.P. and Butty, P. (2020), “Review on Use of Titanium and Its Alloys as Implants in Dental Applications”, Int. J. Curr. Eng. Technol., vol. 10, no. 4. URL: https://inpressco.com/wp-content/uploads/2020/07/Paper3513-517.pdf
Markowska-Szczupak, A., Endo-Kimura, M., Paszkiewicz, O. and Kowalska, E. (2020), “Are titania photocatalysts and titanium implants safe? Review on the toxicity of titanium compounds”, Nanomaterials, vol. 10, no. 10. URL: https://www.mdpi.com/2079-4991/10/10/2065
Jorge, J.R.P., Barão, V.A., Delben, J.A., Faverani, L.P., Queiroz, T.P. and Assunção, W.G. (2013), “Titanium in Dentistry: Historical Development, State of the Art and Future Perspectives”, J. Indian Prosthodont. Soc., vol. 13, no. 2. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3634937/
Aufa, A.N., Hassan, M.Z. and Ismail, Z. (2022), “Recent Advances in Ti-6Al-4V Additively Manufactured by Selective Laser Melting for Biomedical Implants: Prospect Development”, J. Alloys Compd., vol. 896. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0925838821044820
Sidhu, S.S., Singh, H. and Gepreel, M.A.-H. (2021), “A Review on Alloy Design, Biological Response, and Strengthening of β-Titanium Alloys as Biomaterials”, Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl., vol. 121. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33579432/
Correa, D.R.N., Rocha, L.A., Donato, T.A.G., Sousa, K.S.J., Grandini, C.R., Afonso, C.R.M., Doi, H., Tsutsumi, Y. and Hanawa, T. (2020), “On the Mechanical Biocompatibility of Ti-15Zr-Based Alloys for Potential Use as Load-Bearing Implants”, J. Mater. Res. Technol., vol. 9, no. 2, pp. 1241–1250. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2238785419309135
Niu, J., Guo, Y., Li, K., Liu, W., Dan, Z., Sun, Z., Chang, H. and Zhou, L. (2021), “Improved Mechanical, Bio-Corrosion Properties and in Vitro Cell Responses of Ti-Fe Alloys as Candidate Dental Implants”, Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl., vol. 122. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33641910/
Yamanoglu, R., Efendi, E., Kolayli, F., Uzuner, H. and Daoud, I. (2018), “Production and mechanical properties of Ti-5Al-2.5Fe-xCu alloy for biomedical applications”, Biomed. Mater., vol. 13, no. 2. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-605X/aa957d
Alipour, S., Taromian, F., Ghomi, E.R., Zare, M., Singh, S. and Ramakrishna, S. (2022), “Nitinol: From Historical Milestones to Functional Properties and Biomedical Applications”, Proc. Inst. Mech. Eng. H., vol. 236, no. 11. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36121059/
Marin, E. and Lanzutti, A. (2024) “Biomedical Application of Titanium Alloys: A Comprehensive Review”, Materials, vol. 17, no. 1. URL: https://www.mdpi.com/1996-1944/17/1/114
Narushima, T. and Sugizaki, Y. (2019), “Recent activities of titanium research and development in Japan”, 14th World Conference of Titanium, Nantes, France, 10-14 June 2019. URL: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2020/17/matecconf_ti2019_01004.pdf
Jackson, M. (2019), “Titanium Research Development in the United Kingdom”, 14th World Conference of Titanium, Nantes, France, 10-14 June 2019. URL: https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/abs/2020/17/matecconf_ti2019_01006/matecconf_ti2019_01006.html.
Bolivar, R. and Friedrich, B. (2019), “Magnesiothermic reduction from titanium dioxide to produce titanium powder”, Journal Sustainable Metallurgy, vol. 5, no. 2, pp. 219–229. URL: https://doi.org/10.1007/s40831-019-00215-z
Roux, R. N., Van der Lingen, E., Botha, A. P. and Botes, A. E. (2020), “The fragmented nature of the titanium metal value chain”, Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, vol. 120, no. 11, pp. 633-640. URL: https://doi.org/10.17159/2411-9717/1126/2020
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Володимир Олефір
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
