Puhdas titaani ja Ti-6Al-4V ovat varhaisimmat kliinisissä sovelluksissa käytetyt titaani- ja titaaniseosmateriaalit, ja ne edustavat biolääketieteellisten titaaniseosten ensimmäistä sukupolvea. 1940-luvun alussa puhdas titaani tuotiin biolääketieteen alalle, ja sen nopea kehitys lääketieteellisenä materiaalina nähtiin sen jälkeen, kun sitä käytettiin hammasimplanteissa 1960-luvulla.
Ti-6Al-4V-titaaniseos on laajimmin valmistettu ja käytetty titaaniseos, joka tunnetaan korkeasta lujuudestaan ja erinomaisesta prosessoitavuudestaan. Sitä on käytetty 1970-luvulta lähtien alueilla, kuten lonkka- ja polvinivelissä, jotka vaativat suurta lujuutta ja kulutuskestävyyttä. Lisätutkimuksen ja -sovelluksen myötä monet kokeet ja tiedot ovat kuitenkin vahvistaneet vanadiinin myrkylliset sivuvaikutukset ihmiskehoon.
Kiinan tiedeakatemian metalliinstituutin tutkimusryhmä on kehittänyt uuden tyyppisen matalamoduulisen lääketieteellisen titaaniseoksen Ti2448 ja niin edelleen. Optimoimalla stabiloivien elementtien pitoisuutta ja säätelemällä lejeeringin mikrorakennetta ja -faasistabiilisuutta termomekaanisen käsittelyn avulla tutkijat voivat säädellä tärkeitä suorituskykyominaisuuksia, kuten kimmomoduulia ja lujuutta laajalla alueella.
Funktionalisointi on toinen tärkeä kehityssuunta uusille lääketieteellisille titaaniseoksille, ja antibakteerisia titaaniseoksia tutkitaan perusteellisesti. Biologisesti inerttinä materiaalina titaaniseoksilla ei ole luontaisia antibakteerisia tai bakteriostaattisia ominaisuuksia. Implantaatioprosessin aikana saattaa kuitenkin päästä sisään haitallisia bakteereja, jotka voivat johtaa infektioihin ja vaikeissa tapauksissa implantin epäonnistumiseen. Lisäämällä seosaineita, kuten kuparia (Cu) ja hopeaa (Ag) sopivina määrinä titaaniseoksiin, seokset voivat osoittaa tiettyjä antibakteerisia vaikutuksia säilyttäen samalla mekaaniset perusominaisuudet.
Lisäksi tutkijat ovat kehittäneet sarjan kuparia sisältäviä lääketieteellisiä titaaniseoksia. Kun seoksen kuparipitoisuus ylittää 5 %, vapautuvat kupari-ionit voivat saavuttaa riittävät ja vakaat antibakteeriset ominaisuudet Staphylococcus aureusta ja Escherichia colia vastaan. Lisäksi kupari-ionien kumulatiivinen vapautumispitoisuus on paljon pienempi kuin WHO:n suosittelema päivittäinen kuparin saanti, mikä osoittaa, että Ti-5Cu:lla on hyvä biologinen yhteensopivuus.
Lisäksi nämä edistysaskeleet kovien kudosten implanttien titaaniseosten alalla tarjoavat uusia näkymiä. Tulevaisuudessa nämä innovatiiviset materiaalit ja toiminnalliset mallit tarjoavat turvallisempia ja luotettavampia ratkaisuja lääketieteen alalle.
