Reines Titan und Ti-6Al-4V sind die frühesten Titan- und Titanlegierungsmaterialien, die in klinischen Anwendungen verwendet werden, und stellen die erste Generation biomedizinischer Titanlegierungen dar. In den frühen 1940er Jahren wurde reines Titan in die biomedizinische Wissenschaft eingeführt und seine rasante Entwicklung als medizinisches Material konnte nach seiner Verwendung in Zahnimplantaten in den 1960er Jahren beobachtet werden.
Die Titanlegierung Ti-6Al-4V ist die am häufigsten hergestellte und verwendete Titanlegierung und bekannt für ihre hohe Festigkeit und hervorragende Verarbeitbarkeit. Es wird seit den 1970er Jahren in Bereichen wie Hüft- und Kniegelenken eingesetzt, die eine hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit erfordern. Mit weiterer Forschung und Anwendung haben jedoch zahlreiche Experimente und Daten die toxischen Nebenwirkungen von Vanadium auf den menschlichen Körper bestätigt.
Das Forschungsteam am Institut für Metalle der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat eine neue Art von medizinischer Titanlegierung mit niedrigem -Modul -, Ti2448, usw. entwickelt. Durch die Optimierung des Gehalts an -stabilisierenden Elementen und die Steuerung der Mikrostruktur und -Phasenstabilität der Legierung durch thermomechanische Verarbeitung können die Forscher entscheidende Leistungsmerkmale wie Elastizitätsmodul und Festigkeit in einem weiten Bereich regulieren.
Die Funktionalisierung ist eine weitere wichtige Entwicklungsrichtung für neue medizinische Titanlegierungen. Dabei wird intensiv an antibakteriellen Titanlegierungen geforscht. Als eine Art biologisch inertes Material besitzen Titanlegierungen keine inhärenten antibakteriellen oder bakteriostatischen Eigenschaften. Während des Implantationsprozesses können jedoch schädliche Bakterien eingeschleppt werden, die zu Infektionen und in schweren Fällen zum Versagen des Implantats führen können. Durch die Zugabe von Legierungselementen wie Kupfer (Cu) und Silber (Ag) in geeigneten Mengen zu Titanlegierungen können die Legierungen bestimmte antibakterielle Wirkungen entfalten und gleichzeitig ihre grundlegenden mechanischen Eigenschaften beibehalten.
Darüber hinaus haben Forscher eine Reihe kupferhaltiger medizinischer Titanlegierungen entwickelt. Wenn der Kupfergehalt in der Legierung 5 % übersteigt, können die freigesetzten Kupferionen ausreichende und stabile antibakterielle Eigenschaften gegen Staphylococcus aureus und Escherichia coli erzielen. Darüber hinaus ist die kumulative Freisetzungskonzentration von Kupferionen viel niedriger als die von der WHO empfohlene tägliche Kupferaufnahme, was darauf hindeutet, dass Ti-5Cu eine gute Biokompatibilität aufweist.
Darüber hinaus bieten diese Fortschritte im Bereich der Titanlegierungen für Hartgewebeimplantate neue Perspektiven. Diese innovativen Materialien und funktionalen Designs werden in Zukunft sicherere und zuverlässigere Lösungen für den medizinischen Bereich bieten.
