Die Biokompatibilität von Titanlegierungen
Die Biokompatibilität von Titanlegierungen beruht auf ihren einzigartigen physikalisch-chemischen Eigenschaften
Erstens kann der natürlich gebildete Titandioxidfilm (nur wenige Nanometer dick) auf ihrer Oberfläche die Freisetzung von Metallionen wirksam isolieren und Immunreaktionen verhindern. Gleichzeitig verfügt er auch über eine stabile chemische Inertheit. Zweitens entspricht der Elastizitätsmodul von Titanlegierungen (z. B. Ti-6Al-4V etwa 110 GPa) weitgehend dem des menschlichen Knochens (10-40 GPa) und kann den „Stress Shielding“-Effekt reduzieren und die Osseointegration fördern. Darüber hinaus sind Titanlegierungen ungiftig und nicht allergen, geben keine Schadstoffe ab und lösen keine allergischen Reaktionen aus. Sie bieten somit eine sichere Garantie für eine langfristige Implantation.
Titanlegierungen integrieren sich vor allem aufgrund von drei Faktoren gut in menschliches Gewebe
Erstens können sie mit Knochen verwachsen (Osteogenese); Zweitens schädigen sie die Zellen nicht und sind biokompatibel. und drittens können sie Immunantworten regulieren und Abstoßungsreaktionen reduzieren (Immunmodulation). Dadurch können sie stabil und sicher im menschlichen Körper eingesetzt werden, beispielsweise bei Gelenk- oder Zahnimplantaten.
Oberflächenmodifikation macht Titanlegierungen „gehorsamer“
Die Beschichtung verwendet das gleiche Hydroxylapatit wie Knochen, wodurch das Knochenwachstum beschleunigt wird. Die Oberfläche ist mit Nanoporen versehen, was die Anlagerung von Zellen erleichtert. und durch die Zugabe von Knochenwachstumsprotein werden die Zellen gehorsam zu Knochenzellen.
Wo wird es verwendet? Wie wird es sich in Zukunft ändern?
Mittlerweile wird es in Gelenken, Knochenschrauben, Zahnimplantaten und Herzschrittmacherschalen eingesetzt und hilft Menschen dabei, zu gehen, zu essen und wieder einen Herzschlag zu bekommen. In Zukunft werden wir neue, weichere und menschenfreundlichere Legierungen entwickeln, die ohne Aluminium und Vanadium auskommen. Der 3D-Druck ermöglicht die Herstellung maßgeschneiderter Implantate, die sich der Form Ihrer Knochen anpassen. und die Kombination mit Keramik und Kunststoffen führt zu noch besseren Ergebnissen.
