Чистый титан и Ti-6Al-4V являются самыми ранними материалами из титана и титановых сплавов, используемыми в клинических применениях, и представляют собой первое поколение биомедицинских титановых сплавов. В начале 1940-х годов чистый титан был введен в область биомедицинской науки, и его быстрое развитие в качестве медицинского материала было отмечено после его использования в зубных имплантатах в 1960-х годах.
Титановый сплав Ti-6Al-4V является наиболее широко производимым и применяемым титановым сплавом, известным своей высокой прочностью и отличной технологичностью. Его используют с 1970-х годов в таких областях, как тазобедренные и коленные суставы, где требуется высокая прочность и износостойкость. Однако при дальнейших исследованиях и применении большое количество экспериментов и данных подтвердили токсические побочные эффекты ванадия на организм человека.
Исследовательская группа Института металлов Китайской академии наук разработала новый тип медицинского титанового сплава с низким модулем-модуля -, Ti2448 и так далее. Оптимизируя содержание -стабилизирующих элементов и контролируя микроструктуру сплава и -фазовую стабильность посредством термомеханической обработки, исследователи могут регулировать важные рабочие характеристики, такие как модуль упругости и прочность, в широком диапазоне.
Функционализация — еще одно важное направление разработки новых медицинских титановых сплавов, связанное с углубленными-исследованиями антибактериальных титановых сплавов. Как тип биологически инертного материала, титановые сплавы не обладают присущими им антибактериальными или бактериостатическими свойствами. Однако в процессе имплантации могут попасть вредные бактерии, что приведет к инфекциям, а в тяжелых случаях – к отказу имплантата. Добавляя в титановые сплавы легирующие элементы, такие как медь (Cu) и серебро (Ag), в соответствующих количествах, сплавы могут проявлять определенные антибактериальные эффекты, сохраняя при этом свои основные механические свойства.
Кроме того, исследователи разработали серию медь-содержащих медицинских титановых сплавов. Когда содержание меди в сплаве превышает 5%, высвободившиеся ионы меди могут достичь достаточных и стабильных антибактериальных свойств в отношении Staphylococcus aureus и Escherichia coli. Более того, совокупная концентрация высвобождения ионов меди намного ниже рекомендованной ВОЗ суточной нормы потребления меди, что указывает на хорошую биосовместимость Ti-5Cu.
Кроме того, эти достижения в области титановых сплавов для имплантатов твердых тканей открывают новые перспективы. В будущем эти инновационные материалы и функциональный дизайн обеспечат более безопасные и надежные решения для медицинской сферы.
