สารสกัดไทเทเนียม นานับถือว่าเป็นวัสดุที่หวังผลดีที่สุดสําหรับเครื่องปลูกและเครื่องปลูกขั้นเทียมทางการแพทย์ เนื่องจากการผสมผสานคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของพวกเขา เช่น ความแข็งแรงสูง น้ําหนักเบา,และความต้านทานต่อการกัดกรองที่ดีมาก แต่ข้อหนึ่งที่สําคัญที่สุดที่กําหนดความเหมาะสมของมันสําหรับการใช้งานทางการแพทย์ คือความเหมาะสมทางชีวภาพ-ความสามารถของวัสดุที่จะทํางานในสภาพแวดล้อมทางชีววิทยาโดยไม่ทําให้เกิดปฏิกิริยาอันไม่ดีโดยเน้นการทํางานของวัสดุเหล่านี้ในร่างกายมนุษย์ และความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงวัสดุเหล่านี้เพื่อการใช้ทางการแพทย์.

1.ภาพรวมของเหล็กผสมไทเทเนียมในอุปกรณ์การแพทย์

ทิตาเนียมและสับสนธิของมันถูกใช้ทั่วไปในหลายประเภทของการใช้งานทางการแพทย์, รวมถึง:

อุปกรณ์ฝังกระดูก(ตัวอย่างเช่น แปลงกระดูกเข่าและกระดูกไหล่ หมัดกระดูก)

อุปกรณ์ปลูกฟัน

อุปกรณ์หัวใจและหลอดเลือด(ตัวอย่างเช่น วาล์วหัวใจ, สเตนต์)

อุปกรณ์ประกอบผิวหนัง

สาเหตุของการใช้ไทเทเนียมในสาขาแพทย์ความอ่อนแอทางชีวภาพ-มันไม่ปฏิกิริยาทางลบกับเนื้อเยื่อและของเหลวในร่างกาย ส่งผลให้มีการปฏิเสธหรืออักเสบอย่างน้อยเมื่อถูกปลูกอัตราความแข็งแรงสูงต่อน้ําหนักและสามารถสร้างรูปร่างได้อย่างง่ายดาย เป็นกณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นสิ่งจําเป็นสําหรับการปลูกแพทย์

2.ปัจจัยสําคัญของการเข้ากันได้ทางชีวภาพสําหรับเหล็กผสมไทเทเนียม

ปัจจัยหลายอย่างมีผลต่อความเข้ากันทางชีวภาพของเหล็กผสมไทเทเนียม:

A.ความทนทานต่อการกัดกร่อน

หนึ่งในลักษณะที่น่าปรารถนาที่สุดของไทเทเนียมคือความทนทานต่อการกัดกร่อนที่โดดเด่น ซึ่งเป็นสิ่งจําเป็นในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงและเต็มไปด้วยของเหลวของร่างกายมนุษย์ชั้นออกไซด์ passivating (TiO2)บนผิวของมันเมื่อถูกเผชิญกับออกซิเจน ซึ่งป้องกันโลหะจากการกัดกร่อนโดยของเหลวในร่างกาย ชั้นนี้คงที่ในสภาพแวดล้อมทางกายภาพส่วนใหญ่ แต่ความเข้ากันได้ทางชีวภาพสามารถถูกส่งผลกระทบโดย:

การทําลายชั้นออกไซด์:ในบางกรณี ชั้นออกไซด์อาจลดลงตามเวลา โดยเฉพาะในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น สภาพเป็นกรดหรืออักเสบ

การปรับปรุงพื้นที่:การบําบัดพื้นผิว (ตัวอย่างเช่นการ anodization, การเคลือบด้วย hydroxyapatite) สามารถปรับปรุงความต้านทานต่อการกัดสนองและส่งเสริมการการบูรณาการกระดูกกระบวนการที่กระดูกเติบโตเข้าสู่พื้นผิวของเครื่องฝัง

บีธาตุพิษ

ธาตุพิษหมายถึงความสามารถของวัสดุที่จะทําให้เกิดผลกระทบอันตรายต่อเซลล์ ขณะที่ไทเทเนียมโดยทั่วไปถือว่าไม่เป็นพิษวานาเดียม อลูมิเนียม และโมลิบเดนัม, อาจทําให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับสารพิษเชื้อเพลิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าสารเหล่านี้ถูกปล่อยเข้าไปในร่างกาย เนื่องจากการกัดสลายหรือสกัดการวิจัยยังคงดําเนินการ เพื่อเข้าใจผลกระทบของธาตุร่องเหล่านี้ต่อเซลล์ของมนุษย์โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับการตอบสนองของภูมิคุ้มกัน

ซีการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกัน

ความเข้ากันได้ทางชีวภาพของไทเทเนียมเป็นส่วนใหญ่มาจากการปฏิสัมพันธ์อย่างน้อยกับระบบภูมิคุ้มกันผลกระทบของร่างแปลก(ตัวอย่างเช่น การอักเสบ, ไฟบโรซิส) ในการตอบสนองกับการปรับปรุงทิตาเนียม โดยเฉพาะในผู้ที่มีอาการแพ้หรือความรู้สึกต่อโลหะสกัดบางชนิดการศึกษาแสดงให้เห็นว่าไทเทเนียมเอง ไม่ค่อยจะกระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกันแต่การมีธาตุสกัดเหล็กอื่น ๆ หรือสารปนเปื้อนบนผิวอาจส่งผลกระทบต่อการรวมเนื้อเยื่อ

D.การบูรณาการกระดูก

หนึ่งในลักษณะสําคัญที่ทําให้เหล็กผสมไทเทเนียม เหมาะสมสําหรับการปลูกฝังกระดูกและฟันการบูรณาการกระดูก- กระบวนการที่เซลล์กระดูกติดต่อและเติบโตบนพื้นผิวการปลูกการวิจัยแสดงให้เห็นว่า การบําบัดผิว, เช่น การบดหยาบขนาดเล็ก, การเป่าทราย, และการพ่นพลาสมา, เสริมการตอบสนองทางชีววิทยาโดยส่งเสริมการติดตัวของอสเตโอบลาสต์ (เซลล์สร้างกระดูก)

อีการสกัดและการสร้างอนุภาค

การสวมใส่และรุ่นต่อไปของส่วนละอองเป็นปัจจัยสําคัญอีกอย่างที่ส่งผลต่อความเข้ากันทางชีวภาพ เมื่อผ่านไปของเวลา ความเครียดทางกลไกบนปลูกฝังไททานิียมอาจทําให้มันปล่อยอนุภาคละเอียดเข้าไปในเนื้อเยื่อรอบ ๆปริมาณของซับซ้อนของยาในร่างกายการวิจัยในเคลือบที่ทนทานต่อการสวม และการพัฒนาสับสนธิไทเทเนียมใหม่ มีเป้าหมายที่จะลดอัตราการสวมและการปล่อยอนุภาค เพื่อปรับปรุงผลลัพธ์ในระยะยาวสําหรับผู้ป่วย

3.การวิจัยและนวัตกรรมล่าสุดในด้านความเข้ากันได้ทางชีวภาพ

A.การปรับปรุงพื้นผิวที่เข้ากันได้ด้วยชีวภาพ

ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคนิคการปรับปรุงพื้นผิวเน้นการปรับปรุงการปฏิสัมพันธ์ระหว่างเหล็กเหล็กไทเทเนียมและเนื้อเยื่อทางชีววิทยา

ผิวเคลือบด้วยไฮโดร็กซิยาแพติท (HA):HA เป็นแร่ธาตุที่พบในกระดูก สามารถนําไปใช้กับเหล็กเหล็กไทเทเนียมเพื่อส่งเสริมการติดต่อกระดูกที่ดีขึ้น

ขนาดความละเอียด:การสร้างลักษณะขนาดนาโนบนพื้นผิวของเครื่องปลูกไทเทเนียมช่วยเสริมการติดต่อ, การขยายตัวและการแตกต่างของเซลล์ โดยเฉพาะสําหรับโอสเตอบลาสต์ทําให้กระดูกรวมกันเร็วขึ้นและแข็งแรงขึ้น.

การฉีดพลาสมา:การเคลือบด้วยพลาสมาสามารถนําไปใช้กับไทเทเนียม เพื่อปรับปรุงความทนทานต่อการสวมใส่ เพิ่มความหยาบคายของผิว และส่งเสริมการเติบโตของกระดูก

บีสารเหลืองไทเทเนียมที่มีพิษลดลง

เพื่อตอบสนองความกังวลเกี่ยวกับสารพิษของสารสกัด เช่นอลูมิเนียมและวานาเดียมการวิจัยเน้นการพัฒนาสายเหล็กไทเทเนียมที่มีองค์ประกอบที่เข้ากันได้มากขึ้นทางชีวภาพเช่นไนโอเบียม, ทันทัลและซิรคอนิอุมธาตุเหล่านี้ไม่เพียงแค่เป็นพิษน้อย แต่ยังส่งเสริมการรวมกระดูกที่ดีขึ้น ทําให้พวกเขาเหมาะสมสําหรับการปลูกแพทย์ยาวนาน

ซีสายเหล็กไทเทเนียมที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพ

ด้านการวิจัยที่นวัตกรรมอีกด้านหนึ่งคือการพัฒนาสารสกัดไทเทเนียมที่สามารถแยกแยกได้ทางชีวภาพซึ่งสามารถทําลายตัวในร่างกายได้อย่างช้า ๆ ภายในเวลา ซึ่งจะกําจัดความจําเป็นของการผ่าตัดการถอนเครื่องฝังสายสลัดเหล่านี้ถูกออกแบบมาเพื่อให้ความแข็งแรงทางกลที่คล้ายกันกับสายสลัดไทเทเนียมแบบดั้งเดิม แต่ลดลงในวิธีการควบคุมไม่ทิ้งซากอันตรายไว้