Titan nguyên chất và Ti{0}}Al-4V là những vật liệu titan và hợp kim titan sớm nhất được sử dụng trong các ứng dụng lâm sàng và đại diện cho thế hệ hợp kim titan y sinh đầu tiên. Vào đầu những năm 1940, titan nguyên chất đã được đưa vào lĩnh vực khoa học y sinh và sự phát triển nhanh chóng của nó như một vật liệu y tế đã được chứng kiến sau khi nó được sử dụng trong cấy ghép nha khoa vào những năm 1960.
Hợp kim titan Ti-6Al-4V là hợp kim titan được sản xuất và ứng dụng rộng rãi nhất, được biết đến với độ bền cao và khả năng xử lý tuyệt vời. Nó đã được sử dụng từ những năm 1970 ở những khu vực như khớp hông và đầu gối đòi hỏi độ bền cao và khả năng chống mài mòn. Tuy nhiên, với nghiên cứu và ứng dụng sâu hơn, một số lượng lớn thí nghiệm và dữ liệu đã xác nhận tác dụng phụ độc hại của vanadi đối với cơ thể con người.
Nhóm nghiên cứu tại Viện Kim loại, Viện Khoa học Trung Quốc, đã phát triển một loại hợp kim titan y tế loại mô đun thấp mới, Ti2448, v.v. Bằng cách tối ưu hóa hàm lượng các phần tử ổn định và kiểm soát cấu trúc vi mô cũng như độ ổn định pha của hợp kim thông qua xử lý cơ nhiệt, các nhà nghiên cứu có thể điều chỉnh các đặc tính hiệu suất quan trọng như mô đun đàn hồi và độ bền trong phạm vi rộng.
Chức năng hóa là một hướng phát triển quan trọng khác cho hợp kim titan y tế mới, với nghiên cứu chuyên sâu về hợp kim titan kháng khuẩn. Là một loại vật liệu trơ về mặt sinh học, hợp kim titan không có đặc tính kháng khuẩn hoặc kìm khuẩn vốn có. Tuy nhiên, trong quá trình cấy ghép, vi khuẩn có hại có thể xâm nhập, dẫn đến nhiễm trùng, trường hợp nặng có thể khiến trụ cấy bị hỏng. Bằng cách thêm các nguyên tố hợp kim như đồng (Cu) và bạc (Ag) với lượng thích hợp vào hợp kim titan, hợp kim có thể thể hiện tác dụng kháng khuẩn nhất định trong khi vẫn duy trì các tính chất cơ học cơ bản của chúng.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã phát triển một loạt hợp kim titan y tế có chứa đồng. Khi hàm lượng đồng trong hợp kim vượt quá 5%, các ion đồng được giải phóng có thể đạt được đặc tính kháng khuẩn đủ và ổn định chống lại Staphylococcus aureus và Escherichia coli. Hơn nữa, nồng độ giải phóng tích lũy của các ion đồng thấp hơn nhiều so với lượng đồng được khuyến nghị hàng ngày của WHO, cho thấy Ti{2}}Cu thể hiện khả năng tương thích sinh học tốt.
Hơn nữa, những tiến bộ trong lĩnh vực hợp kim titan để cấy ghép mô cứng mang lại những triển vọng mới. Trong tương lai, những vật liệu cải tiến và thiết kế chức năng này sẽ cung cấp các giải pháp an toàn và đáng tin cậy hơn cho lĩnh vực y tế.
