钛为什么生物相容性好 钛对人体有什么好处

　　钛在20世纪50年代，首次被引入外科手术。它现在是假体、内固定、体内装置和仪器的首选金属。钛被用于从头到脚的生物医学植入物。钛可以用在神经外科、骨传导助听器、假眼植入物、脊柱融合笼，起搏器、脚趾移植、肩部/肘部/臀部/膝盖替换以及更多方面。

　　钛经常用于人体的主要原因是钛的生物相容性以及经过表面改性的生物活性表面。影响生物相容性的表面特征有表面特性空间位阻、结合位点和疏水性(润湿)。这些特征被优化以产生理想的细胞反应。一些医用植入物以及手术器械的部分都涂有氮化钛。钛由于其抗体液腐蚀、生物惰性、骨结合能力和高疲劳极限，被认为是最好的生物相容性金属。

　　钛耐受身体恶劣环境的能力是在氧气存在下自然形成保护性氧化膜的结果。氧化膜粘附牢固，不溶，化学性质不可渗透，防止金属与周围环境发生反应。有人认为钛的骨愈合能力源于其表面氧化物的高介电常数，它不会使蛋白质变性。钛与骨骼物理结合的能力使其优于其他需要使用粘合剂保持附着的材料。钛植入物的寿命更长，与替代物相比，需要更大的力来打破将它们连接到身体上的结合。

　　生物材料的表面特性在决定细胞对材料的反应(细胞粘附和增殖)方面起着重要作用。钛的微结构和高表面能使其能够诱导血管生成，这有助于骨愈合过程。根据钛的氧化状态，钛可以具有许多不同的标准电极电位。固体钛有一个标准电极电势标准电极电位较高的材料更容易还原，成为更好的氧化剂。固体钛更喜欢氧化，使其成为更好的还原剂。

　　钛自然钝化，形成一层氧化膜，氧化膜随着暴露于身体环境的时间而变得不均匀和极化。随着时间的推移，这导致羟基、脂蛋白和糖脂的吸附增加。这些化合物的吸附改变了材料与人体的相互作用，并能改善生物相容性。在钛合金例如钛锆和钛铌中，由于腐蚀而释放的锆和铌离子不会释放到患者体内，而是被添加到钝化层中。钝化层中的合金元素增加了一定程度的生物相容性和耐腐蚀性，这取决于腐蚀前主体金属的原始合金成分。

　　通过增加润湿性，植入物可以通过允许细胞更容易地结合到植入物表面来减少骨愈合所需的时间。钛的润湿可以通过优化工艺参数如温度、时间和压力来改变。具有主要由二氧化钛组成的稳定氧化物层的钛导致植入物与生理流体接触的润湿性改善。