Rent titan og Ti-6Al-4V er de tidligste titan- og titanlegeringsmaterialene som brukes i kliniske applikasjoner og representerer den første generasjonen biomedisinske titanlegeringer. På begynnelsen av 1940-tallet ble rent titan introdusert innen biomedisinsk vitenskap, og dets raske utvikling som medisinsk materiale ble sett etter bruk i tannimplantater på 1960-tallet.
Ti-6Al-4V titanlegering er den mest produserte og brukte titanlegeringen, kjent for sin høye styrke og utmerkede bearbeidbarhet. Den har blitt brukt siden 1970-tallet i områder som hofte- og kneledd som krever høy styrke og slitestyrke. Men med videre forskning og anvendelse har et stort antall eksperimenter og data bekreftet de giftige bivirkningene av vanadium på menneskekroppen.
Forskerteamet ved Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences, har utviklet en ny type medisinsk titanlegering med lav modul, Ti2448, og så videre. Ved å optimalisere innholdet av -stabiliserende elementer og kontrollere legeringens mikrostruktur og -fasestabilitet gjennom termomekanisk prosessering, kan forskerne regulere avgjørende ytelsesegenskaper som elastisitetsmodul og styrke innenfor et bredt område.
Funksjonalisering er en annen viktig utviklingsretning for nye medisinske titanlegeringer, med dyptgående forskning på antibakterielle titanlegeringer. Som en type biologisk inert materiale har ikke titanlegeringer iboende antibakterielle eller bakteriostatiske egenskaper. Men under implantasjonsprosessen kan skadelige bakterier introduseres, noe som fører til infeksjoner og i alvorlige tilfeller implantatsvikt. Ved å tilsette legeringselementer som kobber (Cu) og sølv (Ag) i passende mengder til titanlegeringer, kan legeringene utvise visse antibakterielle effekter samtidig som de opprettholder sine grunnleggende mekaniske egenskaper.
I tillegg har forskere utviklet en serie kobberholdige medisinske titanlegeringer. Når kobberinnholdet i legeringen overstiger 5 %, kan de frigjorte kobberionene oppnå tilstrekkelige og stabile antibakterielle egenskaper mot Staphylococcus aureus og Escherichia coli. Dessuten er den kumulative frigjøringskonsentrasjonen av kobberioner mye lavere enn WHOs anbefalte daglige kobberinntak, noe som indikerer at Ti-5Cu viser god biokompatibilitet.
Videre tilbyr disse fremskrittene innen titanlegeringer for hardvevsimplantater nye muligheter. I fremtiden vil disse innovative materialene og funksjonelle designene gi sikrere og mer pålitelige løsninger for det medisinske feltet.
