Titanul pur și Ti-6Al{-4V sunt cele mai vechi materiale de titan și aliaje de titan utilizate în aplicații clinice și reprezintă prima generație de aliaje de titan biomedicale. La începutul anilor 1940, titanul pur a fost introdus în domeniul științei biomedicale, iar dezvoltarea sa rapidă ca material medical a fost văzută după utilizarea sa în implanturile dentare în anii 1960.
Aliajul de titan Ti-6Al{-4V este cel mai larg produs și aplicat aliaj de titan, cunoscut pentru rezistența sa ridicată și procesabilitatea excelentă. A fost folosit încă din anii 1970 în zone precum articulațiile șoldului și genunchilor care necesită rezistență ridicată și rezistență la uzură. Cu toate acestea, odată cu cercetări și aplicații suplimentare, un număr mare de experimente și date au confirmat efectele secundare toxice ale vanadiului asupra corpului uman.
Echipa de cercetare de la Institutul de Metale, Academia Chineză de Științe, a dezvoltat un nou tip de aliaj medical de titan cu modul scăzut, Ti2448 și așa mai departe. Prin optimizarea conținutului de elemente de stabilizare și controlul microstructurii aliajului și a stabilității fazei prin prelucrare termomecanică, cercetătorii pot regla caracteristici cruciale de performanță, cum ar fi modulul elastic și rezistența într-un interval larg.
Funcționalizarea este o altă direcție importantă de dezvoltare pentru noile aliaje medicale de titan, cu cercetări aprofundate asupra aliajelor de titan antibacteriene. Ca tip de material biologic inert, aliajele de titan nu posedă proprietăți inerente antibacteriene sau bacteriostatice. Cu toate acestea, în timpul procesului de implantare, pot fi introduse bacterii dăunătoare, ceea ce duce la infecții și, în cazuri severe, la eșecul implantului. Prin adăugarea unor elemente de aliere precum cuprul (Cu) și argintul (Ag) în cantități adecvate la aliajele de titan, aliajele pot prezenta anumite efecte antibacteriene, păstrând în același timp proprietățile mecanice de bază.
În plus, cercetătorii au dezvoltat o serie de aliaje medicale de titan care conțin cupru. Când conținutul de cupru din aliaj depășește 5%, ionii de cupru eliberați pot obține proprietăți antibacteriene suficiente și stabile împotriva Staphylococcus aureus și Escherichia coli. Mai mult, concentrația de eliberare cumulată a ionilor de cupru este mult mai mică decât aportul zilnic de cupru recomandat de OMS, ceea ce indică faptul că Ti-5Cu prezintă o bună biocompatibilitate.
În plus, aceste progrese în domeniul aliajelor de titan pentru implanturi de țesut dur oferă noi perspective. În viitor, aceste materiale inovatoare și design funcționale vor oferi soluții mai sigure și mai fiabile pentru domeniul medical.
