Rent titan och Ti-6Al-4V är de tidigaste titan- och titanlegeringsmaterialen som används i kliniska tillämpningar och representerar den första generationen av biomedicinska titanlegeringar. I början av 1940-talet introducerades rent titan inom biomedicinsk vetenskap, och dess snabba utveckling som medicinskt material sågs efter dess användning i tandimplantat på 1960-talet.
Ti-6Al-4V titanlegering är den mest tillverkade och använda titanlegeringen, känd för sin höga hållfasthet och utmärkta bearbetningsförmåga. Den har använts sedan 1970-talet i områden som höft- och knäleder som kräver hög styrka och slitstyrka. Men med ytterligare forskning och tillämpning har ett stort antal experiment och data bekräftat de toxiska biverkningarna av vanadin på människokroppen.
Forskargruppen vid Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences, har utvecklat en ny typ av medicinsk titanlegering med låg modul, Ti2448, och så vidare. Genom att optimera innehållet av -stabiliserande element och kontrollera legeringens mikrostruktur och -fasstabilitet genom termomekanisk bearbetning kan forskarna reglera avgörande prestandaegenskaper som elasticitetsmodul och styrka inom ett brett spektrum.
Funktionalisering är en annan viktig utvecklingsriktning för nya medicinska titanlegeringar, med djupgående forskning om antibakteriella titanlegeringar. Som en typ av biologiskt inert material har titanlegeringar inte inneboende antibakteriella eller bakteriostatiska egenskaper. Men under implantationsprocessen kan skadliga bakterier introduceras, vilket leder till infektioner och i allvarliga fall implantatfel. Genom att tillsätta legeringselement som koppar (Cu) och silver (Ag) i lämpliga mängder till titanlegeringar kan legeringarna uppvisa vissa antibakteriella effekter samtidigt som de bibehåller sina grundläggande mekaniska egenskaper.
Dessutom har forskare utvecklat en serie kopparhaltiga medicinska titanlegeringar. När kopparhalten i legeringen överstiger 5 % kan de frigjorda kopparjonerna uppnå tillräckliga och stabila antibakteriella egenskaper mot Staphylococcus aureus och Escherichia coli. Dessutom är den kumulativa frisättningskoncentrationen av kopparjoner mycket lägre än WHO:s rekommenderade dagliga kopparintag, vilket indikerar att Ti-5Cu uppvisar god biokompatibilitet.
Dessutom erbjuder dessa framsteg inom området titanlegeringar för hårdvävnadsimplantat nya möjligheter. I framtiden kommer dessa innovativa material och funktionella design att ge säkrare och mer pålitliga lösningar för det medicinska området.
