Titan Orthopædiske Stænger: Typer, Fordele og Anvendelser

Hvorfor titan?

Ortopædiske titanstænger er lettere, mere fleksible og mere biokompatible end andre stænger. De kan være rent titan eller legeringer med aluminium eller vanadium. Enderne kan være krogede eller gevindede. Hovedklassifikation: ekspanderende eller ikke-ekspanderende. Overflader kan belægges/behandles for at fremme indvækst i ben eller forbedre styrke.

Rent titan vs. titan-legeringer

Rent titan er ekstremt fleksibelt, men ikke så stærkt som legeringer (Zimmer Inc.). Titan-legeringer giver stærkeste ortopædiske stænger. Legeringer har høj friktion (UPRM-forskere) – komponenter af titanimplantater bør ikke gnide mod hinanden. Rent/koncentreret titan bruges, når implantatet skal bøjes/formes. Legeringer bruges, når styrke er vigtigst. Stænger navngives ofte efter opfindere/producenter (Bailey-Dubow, Zimmer).

Ekspanderende vs. ikke-ekspanderende stænger

• Ekspanderende: Forlænges med benvækst. Nyttigt til børneimplikationer – færre erstatningsoperationer. Tykke, kræver forankring i led, kun egnet til store benimplikationer (OIF).
• Ikke-ekspanderende: Mere vielseitige, diverse størrelser, men kan kræve erstatning ved benvækst.

Belagte og behandlede stænger

Implantater belægges/behandles for at forbedre slidmodstand eller øge benvækst.

• Bioaktiv keramik-belægning eller kemisk modificering forbedrer benhæftning (Interface 2008).
• Belægningsmetoder: radiobølger, ionstråler, laser, varme/tryk, plasma-sprøjtning.
• Kemiske behandlinger: syre-etsning med natriumhydroxid eller hydrogenperoxid gør overflader bioaktive.
• Syre-etsning virker bedre end keramikbelægning til ben-implantat-hæftning (J Biomed Mater Res 2000).
• Tilføjelse af hydroxyapatit (benmineral) forbedrer benhæftning yderligere (J Orthop Surg Res 2010).
• Ru/teksturerede overflader hjælper ben-celler/væv med at hæfte.
• Nogle implantater belægges med bencement ved fremstilling.
• Porøse belægninger af metalperler/fibre kan holde implantat på plads (Zimmer Inc.).
• Infusion med kvælstofgas eller bombardering med kvælstofioner øger hårdhed og slidmodstand.

Titan-nanorør og stamceller

PhD-kandidat Tolou Shokufar (Michigan Tech) udviklede økonomisk metode til at etse nanorør i titanstænger. Nanorør giver bedre overflade til ben-celler. I stedet for dyr platinum: ammoniumfluorid, titanlegering, kobber og elektrisk strøm til at "dyrke" ideelle nanorør.

UCSD-forskere placerer stamceller langs nanorør. Ved at manipulere rørdiameter kan de påvirke bencel-differentiering. Større diameter → celler forlænges mere → hurtigere og stærkere benvækst.