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從牙科到外科：鈦是如何革命性改變醫療植入物的歷史？
鈦金屬，自1950年代開始被引入外科手術，早在十年前的牙科領域就已經開始使用。今日，它已成為義肢、內部固定裝置、身體內部設備及手術器械的首選金屬。從神經外科到骨導助聽器、假眼植入物、脊椎融合籠、心臟起搏器、趾部植入物，以及肩部、肘部、髋部、膝部的替代品等，鈦的應用無所不在。
鈦金屬的生物相容性強，加上經過表面改性的生物活性表面，使其成為醫療植入物的理想選擇。
鈦的主要特性之一是其生物相容性，這使得它能夠在體內長時間存在而不會引起排斥反應。這種特性部分歸因於鈦在氧氣存在下，自然形成的保護性氧化膜。這層膜是強附著的、不可溶的，並且化學上不透過，從而防止材料與周圍環境之間的反應。
生物相容性
鈦被認為是最具生物相容性的金屬，這要歸功於它的耐腐蝕性和與生物體之間的良好結合。此外，鈦具備出色的疲勞極限，能夠在人體內抵抗惡劣環境的侵襲。這些特性使得鈦成為生醫植入物材料的理想選擇。
鈦金屬不僅能讓細胞附著，還能促進新生血管的形成，這是成功的骨整合過程的重要一步。
骨整合的相互作用與繁殖
鈦的骨整合能力來源於其表面氧化膜的高介電常數，這種性質使鈦能夠與骨組織物理結合，而不僅僅是依賴於黏合劑。與其他材料相比，鈦植入物的壽命更長，並且需要施加更大的力量才能破壞與骨骼的連接。
表面能
表面特性對於生物材料的細胞響應起著關鍵作用。鈦的微結構和高表面能量使其能夠誘導新生血管的形成，從而幫助骨整合的過程。
鈦氧化膜的機械性質和穩定性確保了它能在生理環境中保持良好的反應性。
依賴於表面改性
鈦具有獨特的氧化膜層，表面特性在與體內環境接觸後會發生變化，進一步促進生物相容性。經由合金化的鈦合金，如Ti-Zr和Ti-Nb，不僅能防止腐蝕，還能維持生物相容性。
適當的蛋白質表面濃度是促進細胞與植入物之間良好連接的關鍵。
吸附與腐蝕
儘管鈦在體內的反應性高，但它並不是不受腐蝕影響。進一步的研究發現，在某些條件下，鈦合金可能會遭受氫脆，這會導致材料失效。避免在牙科產品中使用高氟濃度的物質，可以降低植入物的風險。
細胞的親和性
安裝植入物後，細胞會對外來物質作出敏感反應，通常會引發發炎反應。如果這種反應過強，可能會干擾植入裝置的功能。因此，設計具備生物活性表面的鈦植入物，對於實現更好的整合和減少感染機會至關重要。
改良的鈦表面，能夠增強整合和減少排斥反應，為患者帶來更好的治療效果。
由於鈦在醫療植入物上出色表現，醫療行業面臨了革命性的變革。隨著科學的進步，鈦未來在生醫材料中的潛力無限，這引發了我們對未來醫療技術的思考：在醫療革命的下一步，我們將見證哪些新材料的崛起呢?
