티타늄이 인체에 대한 친화력이 높은 이유는 무엇입니까?

인체에서 티타늄이 자주 사용되는 주된 이유는 티타늄의 생체 적합성과 표면 변형된 생리 활성 표면 때문입니다. 생체적합성에 영향을 미치는 표면 특성은 표면 특성, 공간적 부위 저항성, 결합 부위 및 소수성(습윤성)입니다. 이러한 기능은 원하는 세포 반응을 생성하도록 최적화되었습니다. 일부 의료용 임플란트와 수술 기구의 부품은 질화티타늄으로 코팅되어 있습니다. 티타늄은 체액에 의한 부식에 대한 저항성, 생물학적 불활성, 골융합 능력 및 높은 피로 한계로 인해 최고의 생체 적합성 금속으로 간주됩니다. 신체의 혹독한 환경을 견딜 수 있는 티타늄의 능력은 산소가 있을 때 자연적으로 보호 산화막이 형성되는 결과입니다. 산화막은 강하게 접착되고 불용성이며 화학적으로 불투과성이므로 금속이 주변 환경과 반응하는 것을 방지합니다. 티타늄의 뼈 치유 능력은 단백질을 변성시키지 않는 표면 산화물의 높은 유전 상수에서 비롯되는 것으로 생각됩니다. 뼈에 물리적으로 결합하는 티타늄의 능력은 접착을 유지하기 위해 접착제를 사용해야 하는 다른 재료보다 우수합니다. 티타늄 임플란트는 다른 임플란트보다 수명이 더 길고 신체에 부착하는 결합을 끊는 데 더 큰 힘이 필요합니다. 생체재료의 표면 특성은 재료에 대한 세포 반응(세포 부착 및 증식)을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 티타늄의 미세 구조와 높은 표면 에너지는 혈관 신생을 유도하여 뼈 치유 과정에 기여합니다. 산화 상태에 따라 티타늄은 다양한 표준 전극 전위를 가질 수 있습니다. 고체 티타늄에는 표준 전극 전위가 있습니다. 표준 전극 전위가 더 높은 재료는 환원하기가 더 쉽고 더 나은 산화제를 만듭니다. 고체 티타늄은 산화를 선호하므로 더 나은 환원제입니다. 티타늄은 자연적으로 부동태화되어 물리적 환경에 노출되면 고르지 않고 분극되는 산화막을 형성합니다. 시간이 지남에 따라 이는 수산기, 지질단백질 및 당지질의 흡착을 증가시킵니다. 이들 화합물의 흡착은 물질과 신체의 상호작용을 변화시키고 생체적합성을 향상시킬 수 있습니다. 티타늄-지르코늄, 티타늄-니오븀 등 티타늄 합금에서는 부식으로 인해 방출된 지르코늄, 니오븀 이온이 환자의 체내로 방출되지 않고 보호층에 첨가된다. 부동태화 층의 합금 원소는 부식 전 호스트 금속의 원래 합금 조성에 따라 어느 정도의 생체 적합성과 내식성을 추가합니다. 습윤성을 증가시키면 임플란트는 세포가 임플란트 표면에 더 쉽게 결합할 수 있게 하여 뼈 치유에 필요한 시간을 줄일 수 있습니다. 온도, 시간, 압력과 같은 공정 매개변수를 최적화하여 티타늄 습윤성을 변경할 수 있습니다. 주로 이산화티탄으로 구성된 안정한 산화물 층을 갖는 티타늄은 생리학적 유체와 접촉하는 임플란트의 습윤성을 향상시킵니다.