Paduan titanium telah lama dianggap sebagai beberapa bahan yang paling menjanjikan untuk implan medis dan prostetik karena kombinasi unik dari sifat, seperti kekuatan tinggi, ringan,Namun, salah satu aspek yang paling penting yang menentukan kesesuaiannya untuk aplikasi medis adalahbiokompatibilitas-kemampuan bahan untuk bekerja di lingkungan biologis tanpa menimbulkan reaksi yang merugikan.dengan fokus pada kinerja mereka dalam tubuh manusia dan tantangan yang terkait dengan mengoptimalkan bahan-bahan ini untuk penggunaan medis.
1.Ringkasan Paduan Titanium dalam Aplikasi Medis
Titanium dan paduan-paduannya umumnya digunakan dalam berbagai aplikasi medis, termasuk:
Implan ortopedi(misalnya, penggantian pinggul dan lutut, sekrup tulang)
Implan gigi
Perangkat kardiovaskular(misalnya, katup jantung, stent)
Implan kraniomaxillofacial
Alasan penggunaan titanium yang luas dalam bidang medis adalahinersia biologis-tidak bereaksi negatif dengan jaringan dan cairan tubuh, sehingga menyebabkan penolakan atau peradangan minimal ketika ditanam.rasio kekuatan berat tinggidan dapat dengan mudah dibentuk menjadi geometri yang kompleks, yang penting untuk implan medis.
2.Faktor Biokompatibilitas Utama Untuk Paduan Titanium
Beberapa faktor mempengaruhi biokompatibilitas paduan titanium:
A.Ketahanan Korosi
Salah satu fitur yang paling diinginkan titanium adalah ketahanan korosi yang luar biasa, yang sangat penting dalam lingkungan keras, penuh cairan tubuh manusia.lapisan oksida pasif (TiO2)lapisan ini stabil di sebagian besar lingkungan fisiologis, tetapi biokompatibilitas dapat dipengaruhi oleh:
Degradasi lapisan oksida:Dalam beberapa kasus, lapisan oksida dapat terdegradasi dari waktu ke waktu, terutama di lingkungan yang agresif seperti kondisi asam atau peradangan.
Perubahan permukaan:Pengolahan permukaan (misalnya, anodisasi, pelapis dengan hidroksyapatit) dapat meningkatkan ketahanan korosi dan mempromosikanintegrasi tulang, proses dimana tulang tumbuh ke permukaan implan.
B.Sitotoksisitas
Sitotoksisitas mengacu pada potensi bahan untuk menyebabkan efek berbahaya pada sel.Vanadium, aluminium, dan molibdenum, dapat menimbulkan beberapa kekhawatiran mengenai sitotoksisitas, terutama jika elemen ini dilepaskan ke dalam tubuh karena korosi atau keausan.Penelitian sedang berlangsung untuk memahami efek dari unsur-unsur jejak ini pada sel manusia, terutama dalam kaitannya dengan respon kekebalan tubuh.
C.Respon Imun
Biokompatibilitas titanium sebagian besar disebabkan oleh interaksi minim dengan sistem kekebalan tubuh.Reaksi benda asing(misalnya, peradangan, fibrosis) sebagai respons terhadap implan titanium, terutama pada individu dengan alergi atau sensitivitas terhadap paduan logam tertentu.Penelitian telah menunjukkan bahwa titanium sendiri jarang memicu respon kekebalan tubuh, tetapi kehadiran elemen paduan lain atau kontaminan permukaan dapat mempengaruhi integrasi jaringan.
D.Integrasi tulang
Salah satu karakteristik utama yang membuat paduan titanium ideal untuk implan ortopedi dan gigi adalah kemampuan mereka untuk mencapaiintegrasi tulangTitanium permukaan kasar, porositas, dan komposisi kimia dapat mempengaruhi osseointegrasi.Penelitian telah menunjukkan bahwa perawatan permukaan, seperti micro-roughening, sandblasting, dan plasma spraying, meningkatkan respons biologis dengan mempromosikan adhesi osteoblast (sel pembentuk tulang).
E.Pakai dan Generasi Partikel
Pakai dan generasi berikutnya dariPartikel puing-puingSeiring waktu, tekanan mekanis pada implan titanium dapat menyebabkan mereka melepaskan partikel halus ke jaringan sekitarnya.Partikel-partikel ini dapat memicu respon peradangan dan berkontribusi pada pelepasan implan atau kegagalanPenelitian pada lapisan tahan aus dan pengembangan paduan titanium baru bertujuan untuk mengurangi tingkat keausan dan pelepasan partikel, meningkatkan hasil jangka panjang bagi pasien.
3.Penelitian dan Inovasi Baru-baru Ini Dalam Biokompatibilitas
A.Modifikasi Permukaan Biokompatibel
Kemajuan terbaru dalam teknik modifikasi permukaan telah difokuskan pada peningkatan interaksi antara paduan titanium dan jaringan biologis.
Lapisan hidroksiapatit (HA):HA, mineral yang ditemukan dalam tulang, dapat diterapkan pada paduan titanium untuk mempromosikan perekat tulang yang lebih baik.
Titanium oxide (TiO2) nanotube:Penciptaan fitur skala nano di permukaan implan titanium meningkatkan adhesi sel, proliferasi, dan diferensiasi, terutama untuk osteoblast.Hal ini mengarah pada osseointegrasi yang lebih cepat dan kuat.
Penyemprotan plasma:Lapisan yang disemprotkan plasma dapat diterapkan pada titanium untuk meningkatkan ketahanan keausan, meningkatkan kasarnya permukaan, dan mendorong pertumbuhan tulang.
B.Paduan Titanium dengan Rendah Toksisitas
Untuk mengatasi kekhawatiran tentang sitotoksisitas unsur paduan sepertialuminiumdanvanadium, penelitian telah difokuskan pada pengembanganpaduan titanium dengan elemen yang lebih biokompatibel, sepertiNiobium, tantalum,danZirconiumElemen-elemen ini tidak hanya kurang beracun tetapi juga mempromosikan osseointegrasi yang lebih baik, membuat mereka lebih cocok untuk implan medis jangka panjang.
C.Paduan Titanium yang dapat terurai secara biologis
Bidang penelitian inovatif lainnya melibatkan pengembanganpaduan titanium yang dapat terurai secara biologisyang dapat secara bertahap rusak dalam tubuh dari waktu ke waktu, menghilangkan kebutuhan untuk operasi penghapusan implan.Paduan ini dirancang untuk menawarkan kekuatan mekanik yang sama dengan paduan titanium tradisional tetapi terdegradasi dengan cara yang terkontrol, tidak meninggalkan residu berbahaya.