Metallmaterjalide kasutamine meditsiinitööstuses peab olema inimorganismile absoluutselt kahjutu. Kui metalli korrosioon, võib see lahustada metalliioone, et organismi (inimkeha) rakulise organisatsiooni löögi, seega on vaja valida mitte kergesti korrodeeruvad, kõrge korrosioonikindlad metallmaterjalid, titaan on omamoodi kõrge. korrosioonikindlad materjalid. Meditsiinilised metallimaterjalid roostevabast terasest kuni koobaltipõhiste ja titaanipõhiste sulamite seeriateni, titaani ja titaanisulamite suhe suureneb. Kogu maailmas kasutatakse meditsiinitööstuses umbes 1,000 tonni aastas titaani.
Selleks et jälgida metalliioonide reaktsiooni inimkeha kohanemisvõimele, viidi laboris läbi rakkude kohanemisvõime hindamismeetod, kasutades metalliioonide suhtes tundlikke rakke, nagu hiire kopsufibroblastid (V79 rakud) ja hiire (20-day- vana hiire) fibroblastkuded (I929 rakud), mida kasutatakse Hiinas meditsiinilistes katsetes ja sõltumatu tootehindamise tehnoloogia haldusasutus (IAIPET). Jagasime meditsiiniseadmete bioloogilise hindamise standardimise tehnilise komitee (TCSBMD) esitatud elementaarsed monomeeriioonid kolme rühma, nagu on näidatud joonisel 1, vastavalt nende reaktsioonidele inimkehale (elusorganismidele).
Vanaadium (V), nikkel (Ni) ja vask (Cu) on tunnistatud väga toksilisteks ning rakusurm leiab aset lühikese aja jooksul kontsentratsioonil miljondikosa (×{{0}}) nendest elementidest. Katse tulemused vanaadiumi (V) ja nikliga (N) V79 rakkudes on näidatud joonisel 2. Ühenädalase sukeldustesti tulemused näitasid, et kõik rakud surid, kui nikli suurus oli umbes 10×10-6 ( pm=miljondikosa), samas kui vanaadiumi (V) oli kaks numbrit vähem ja kõik rakud surid, kui vanaadiumi suurus oli umbes 0,6 × 10-6. Teiseks, kui väikeloomade, näiteks rottide ja küülikute kõvad kuded (luud) ja pehmed koed (sõngad) maeti testimiseks metalllehtedesse, on kindel, et need mürgised metallid põhjustasid kõvade kudede (luude) nekroosi ja pehmed kuded (kõõlused) kontaktosas.
a-V79 rakupopulatsiooni moodustumise energia nikli (Ni) ioonide kontsentratsiooni suhtes.
b-V79 rakupopulatsiooni moodustumise energia versus vanaadiumi (V) ioonide kontsentratsioon.
Teine rühm on implantatsiooni ja kinnitumise seisundis vigastav kokkupuutekoha kiulises koes, moodustades teatud tüüpi biomassi reaktsiooni, mis väljub kehast väljapoole, ja see kehtib raua puhul, alumiinium, kuld, hõbe ja nii edasi. Sellesse tüüpi kuuluvad tavalised metallmaterjalid nagu SUS 304L roostevaba teras ja SUS 36L roostevaba teras ning koobalt-kroomisulamid. Kõvasse koesse surutud metallitükk, mis ei ole luurakkudega sulandunud, eemaldatakse sujuvalt ja ilma vastupanuta, kui eemaldamistesti tehakse paar nädalat hiljem.
Kolmas rühm reageerib kõige vähem elusorganismidega ja sobib titaani, tsirkooniumi, nioobiumi, tantaali, plaatina jne implanteerimiseks ja kinnitamiseks. Kui need metallid siirdatakse elusorganismidesse või kinnituvad nende külge, on need tihedalt seotud kõvade ja pehmete kudedega ning somatiseeritakse.
Selle tulemusena on titaan ohutu metall, kuna see kahjustab elusorganisme vähem. Titaanisulamite kasutamisel on kasutatavad legeerelemendid vähem korrosioonikindlad kui puhas titaan ja korrosiooni ilmnemisel legeerelemendid lahustuvad. On vaja valida legeerelemendid, mis on korrosioonikindlad ja mitteinvasiivsed. Titaanisulamites on Ti-6AI-4V sulamit kasutatud lennukite tootmises ja mereveekindlates insenerseadmetes pikka aega ning sellel on palju kasutusnäiteid. Meditsiinivaldkonnas on pikka aega kasutatud ELI sulameid, millel on hea korrosioonikindlus (madal raua-, hapniku- ja vesinikusisaldus). Hiljuti oleme aga implanteerimiseks ja paigaldamiseks kasutatavate titaanisulamite uurimis- ja arendustegevuse osana standardiseerinud Ti-13Nb-13Zr-sulami, asendades vanaadiumi (V) nioobiumiga (Nb), mis on mittekahjustav sulam, mis põhineb monomeeri mutageensuse aruandel (ASTM, ISO). Samuti on hästi vastu võetud ja agressiivne alumiiniumi väljutav sulam, mis on peagi saadaval.
