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从牙科到外科：钛是如何革命性改变医疗植入物的历史？
钛金属，自1950年代开始被引入外科手术，早在十年前的牙科领域就已经开始使用。今日，它已成为义肢、内部固定装置、身体内部设备及手术器械的首选金属。从神经外科到骨导助听器、假眼植入物、脊椎融合笼、心脏起搏器、趾部植入物，以及肩部、肘部、髋部、膝部的替代品等，钛的应用无所不在。
钛金属的生物相容性强，加上经过表面改性的生物活性表面，使其成为医疗植入物的理想选择。
钛的主要特性之一是其生物相容性，这使得它能够在体内长时间存在而不会引起排斥反应。这种特性部分归因于钛在氧气存在下，自然形成的保护性氧化膜。这层膜是强附着的、不可溶的，并且化学上不透过，从而防止材料与周围环境之间的反应。
生物相容性
钛被认为是最具生物相容性的金属，这要归功于它的耐腐蚀性和与生物体之间的良好结合。此外，钛具备出色的疲劳极限，能够在人体内抵抗恶劣环境的侵袭。这些特性使得钛成为生医植入物材料的理想选择。
钛金属不仅能让细胞附着，还能促进新生血管的形成，这是成功的骨整合过程的重要一步。
骨整合的相互作用与繁殖
钛的骨整合能力来源于其表面氧化膜的高介电常数，这种性质使钛能够与骨组织物理结合，而不仅仅是依赖于黏合剂。与其他材料相比，钛植入物的寿命更长，并且需要施加更大的力量才能破坏与骨骼的连接。
表面能
表面特性对于生物材料的细胞响应起着关键作用。钛的微结构和高表面能量使其能够诱导新生血管的形成，从而帮助骨整合的过程。
钛氧化膜的机械性质和稳定性确保了它能在生理环境中保持良好的反应性。
依赖于表面改性
钛具有独特的氧化膜层，表面特性在与体内环境接触后会发生变化，进一步促进生物相容性。经由合金化的钛合金，如Ti-Zr和Ti-Nb，不仅能防止腐蚀，还能维持生物相容性。
适当的蛋白质表面浓度是促进细胞与植入物之间良好连接的关键。
吸附与腐蚀
尽管钛在体内的反应性高，但它并不是不受腐蚀影响。进一步的研究发现，在某些条件下，钛合金可能会遭受氢脆，这会导致材料失效。避免在牙科产品中使用高氟浓度的物质，可以降低植入物的风险。
细胞的亲和性
安装植入物后，细胞会对外来物质作出敏感反应，通常会引发发炎反应。如果这种反应过强，可能会干扰植入装置的功能。因此，设计具备生物活性表面的钛植入物，对于实现更好的整合和减少感染机会至关重要。
改良的钛表面，能够增强整合和减少排斥反应，为患者带来更好的治疗效果。
由于钛在医疗植入物上出色表现，医疗行业面临了革命性的变革。随着科学的进步，钛未来在生医材料中的潜力无限，这引发了我们对未来医疗技术的思考：在医疗革命的下一步，我们将见证哪些新材料的崛起呢?
