ในวงการแพทย์ เมื่อต้องการรากฟันเทียม เช่น ข้อต่อเทียม แผ่นกระดูก สกรู หรือขดลวดหัวใจ ไทเทเนียมและโลหะผสม (เช่น Ti-6Al-4V) เป็นตัวเลือกที่ต้องการอย่างไม่ต้องสงสัยในบรรดาวัสดุโลหะ นี่ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ แต่เกิดจากการผสมผสานคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของไทเทเนียมที่ช่วยให้สามารถอยู่ร่วมกับร่างกายมนุษย์ได้อย่างกลมกลืน ข้อได้เปรียบหลักอยู่ที่บริเวณต่อไปนี้:
ความเข้ากันได้ทางชีวภาพเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับวัสดุรากฟันเทียม หมายถึงความสามารถของวัสดุในการอยู่ร่วมกันอย่างสงบสุขกับเนื้อเยื่อของมนุษย์ เลือด และกระดูก โดยไม่ก่อให้เกิดผลข้างเคียงที่เป็นพิษหรือการปฏิเสธ
ชั้นป้องกันที่เสถียร: ไทเทเนียมจะสร้างชั้นออกไซด์ที่หนาแน่น เสถียร และซ่อมแซมตัวเองได้ทันทีบนพื้นผิว ฟิล์มเฉื่อยนี้ช่วยป้องกันไม่ให้โลหะไทเทเนียมที่อยู่ด้านล่างถูกกัดกร่อนจากสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนของของเหลวในร่างกาย ซึ่งช่วยลดการปล่อยไอออนของโลหะได้อย่างมาก ในทางตรงกันข้าม โลหะอื่นๆ บางชนิด (เช่น โลหะผสมสแตนเลสหรือโคบอลต์-โครเมียม) อาจปล่อยไอออนในปริมาณเล็กน้อย (เช่น นิกเกิล โครเมียม โคบอลต์) ในระหว่างการฝังเป็นเวลานาน ซึ่งอาจทำให้เกิดอาการแพ้ การอักเสบ หรือปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์อื่นๆ คุณลักษณะนี้ทำให้ไทเทเนียมเป็นหนึ่งในโลหะที่ 'เงียบ' และ 'ไม่เป็นอันตราย' ที่สุดภายในร่างกายมนุษย์
รากฟันเทียมไม่เพียงแต่ต้องเข้ากันได้เท่านั้น แต่คุณสมบัติทางกลของรากฟันเทียมยังต้องตรงกับคุณสมบัติของกระดูกมนุษย์ด้วย ซึ่งเป็นแนวคิดที่สำคัญที่เรียกว่า 'ความเข้ากันได้ทางกล'
อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงและโมดูลัสต่ำ: โลหะผสมไทเทเนียมมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงมาก ซึ่งหมายความว่าสามารถทำรากฟันเทียมให้เบาลงได้ในขณะที่ยังคงความแข็งแรงทางกลที่เพียงพอ ที่สำคัญกว่านั้น โมดูลัสยืดหยุ่น (มาตรวัดความแข็ง) ต่ำกว่าโลหะผสมสแตนเลสและโคบอลต์-โครเมียมมาก ทำให้ใกล้เคียงกับกระดูกมนุษย์มากขึ้น หากรากฟันเทียม (เช่น แผ่นกระดูก) แข็งเกินไป จะรับภาระความเครียดส่วนใหญ่ ทำให้กระดูกที่อยู่ด้านล่างเกิดภาวะกระดูกพรุนและฝ่อเนื่องจาก 'การป้องกันความเครียด' ความแข็งปานกลางของโลหะผสมไทเทเนียมช่วยรักษาการกระจายความเครียดในกระดูกให้เป็นปกติมากขึ้น ส่งเสริมการรักษาและสุขภาพกระดูกในระยะยาว
นี่คือข้อได้เปรียบหลัก ซึ่งมักจะทดแทนไม่ได้ของไทเทเนียมในด้านศัลยกรรมกระดูกและทันตกรรม
การรวมกระดูกหมายถึงการเชื่อมต่อโครงสร้างและการทำงานโดยตรงระหว่างกระดูกที่มีชีวิตกับพื้นผิวของรากฟันเทียมที่รับน้ำหนัก โดยไม่มีเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่เป็นเส้นใยเข้ามาเกี่ยวข้อง ลักษณะพื้นผิวของไทเทเนียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากทำให้หยาบหรือผ่านกระบวนการพรุนแล้ว จะเป็นโครงสร้างที่ยอดเยี่ยมสำหรับเซลล์กระดูกในการยึดเกาะ อพยพ และเติบโต เนื้อเยื่อกระดูกใหม่สามารถเติบโตเข้าไปในรูพรุนขนาดเล็กของไทเทเนียม สร้าง 'การล็อคทางชีวภาพ' ที่มั่นคง แทนที่จะเป็นเพียงการยึดทางกล การรวมตัวที่แข็งแกร่งนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเสถียรในระยะยาวของรากฟันเทียม ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของการคลายตัวและความล้มเหลวได้อย่างมาก
โดยสรุป ไทเทเนียมเป็นตัวเลือกอันดับต้นๆ สำหรับรากฟันเทียมของมนุษย์ เนื่องจากความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ไม่มีใครเทียบได้ คุณสมบัติทางกลที่เข้ากันได้ดี และความสามารถเฉพาะตัวในการรวมกระดูก ไม่เพียงแต่มีความเสถียรทางเคมีและไม่เป็นพิษเท่านั้น แต่ยังทำงานร่วมกับร่างกายมนุษย์ในระดับทางกลและชีวภาพ สนับสนุนการสร้างใหม่และการซ่อมแซม ซึ่งแสดงถึงการค้นพบครั้งสำคัญในวิทยาศาสตร์วัสดุทางการแพทย์สมัยใหม่
