Titanyumun insan vücudu için neden yüksek bir afinitesi var?

Titanyumun insan vücudunda sıklıkla kullanılmasının temel nedeni titanyumun biyouyumluluğu ve yüzeyi modifiye edilmiş biyoaktif yüzeylerdir. Biyouyumluluğu etkileyen yüzey özellikleri, yüzey özellikleri, uzaysal alan direnci, bağlanma bölgeleri ve hidrofobikliktir (ıslanma). Bu özellikler istenen hücresel yanıtı üretecek şekilde optimize edilmiştir. Bazı tıbbi implantlar ve cerrahi aletlerin parçaları titanyum nitrür ile kaplanmıştır. Titanyum, vücut sıvıları tarafından korozyona karşı dayanıklılığı, biyolojik inertliği, osseointegrasyon yeteneği ve yüksek yorulma limiti nedeniyle en iyi biyouyumlu metal olarak kabul edilir. Titanyumun vücudun zorlu ortamına dayanma yeteneği, oksijen varlığında koruyucu bir oksit filmin doğal oluşumunun bir sonucudur. Oksit film güçlü bir şekilde yapışır, çözünmez ve kimyasal olarak geçirimsizdir, metalin çevresiyle reaksiyona girmesini önler. Titanyumun kemik iyileştirme yeteneğinin, proteinleri denatüre etmeyen yüzey oksidinin yüksek dielektrik sabitinden kaynaklandığı düşünülmektedir. Titanyumun kemiğe fiziksel olarak bağlanma yeteneği, onu, bağlı kalması için yapıştırıcı kullanılmasını gerektiren diğer malzemelerden üstün kılar. Titanyum implantlar daha uzun süre dayanır ve onları vücuda bağlayan bağları kırmak için alternatiflerine göre daha fazla güç gerektirir. Biyomalzemelerin yüzey özellikleri, malzemeye verilen hücresel tepkinin (hücre yapışması ve çoğalması) belirlenmesinde önemli bir rol oynar. Titanyumun mikro yapısı ve yüksek yüzey enerjisi, kemik iyileşme sürecine katkıda bulunan anjiyogenezi tetiklemesine olanak tanır. Oksidasyon durumuna bağlı olarak titanyum birçok farklı standart elektrot potansiyeline sahip olabilir. Katı titanyumun standart bir elektrot potansiyeli vardır. Daha yüksek standart elektrot potansiyeline sahip malzemelerin azaltılması daha kolaydır ve daha iyi oksitleyiciler üretir. Katı titanyum oksidasyonu tercih eder, bu da onu daha iyi bir indirgeyici madde yapar. Titanyum doğal olarak pasifleşerek fiziksel çevreye maruz kaldığında düzensiz hale gelen ve polarize olan bir oksit filmi oluşturur. Zamanla bu, hidroksil gruplarının, lipoproteinlerin ve glikolipidlerin adsorpsiyonunun artmasına yol açar. Bu bileşiklerin adsorpsiyonu, malzemenin vücutla etkileşimini değiştirir ve biyouyumluluğu geliştirebilir. Titanyum-zirkonyum ve titanyum-niyobyum gibi titanyum alaşımlarında korozyon nedeniyle açığa çıkan zirkonyum ve niyobyum iyonları hastanın vücuduna salınmaz, pasivasyon katmanına eklenir. Pasifleştirme katmanındaki alaşım elementleri, korozyondan önce ana metalin orijinal alaşım bileşimine bağlı olarak bir derece biyolojik uyumluluk ve korozyon direnci ekler. İmplant, ıslanabilirliği artırarak hücrelerin implant yüzeyine daha kolay bağlanmasını sağlayarak kemik iyileşmesi için gereken süreyi azaltabilir. Titanyum ıslatma, sıcaklık, zaman ve basınç gibi proses parametreleri optimize edilerek değiştirilebilir. Temel olarak titanyum dioksitten oluşan stabil bir oksit tabakasına sahip olan titanyum, fizyolojik sıvılarla temas halinde implantın daha iyi ıslanabilirliğiyle sonuçlanır.