探索钛植入物为何具有出色的生物相容性

东京医科牙科大学 (TMDU) 的科学家利用光电化学测量和 X 射线光电子能谱法，阐明了钛在植入人体时（如髋关节置换和牙科植入）的生物相容性来源。他们发现，钛与细胞外液中正确的离子反应，使人体能够识别它。这项研究可能会带来使用寿命更长的新一代医疗植入物。

由于钛具有出色的强度和耐腐蚀性，钛常用于医疗和牙科植入物。随着时间的推移，医生们还注意到，使用钛植入物的患者产生的比将异物放入体内时通常发生的情形更严重。这已基于钛的生物相容性得到解释。这种生物相容性可能会产生问题，例如当用钛制成的螺钉吸收太多长期植入后，钛金属会变得脆弱，因此以后很难取出。尽管对植入材料的生物反应进行了大量的研究，但钛金属生物相容性的原因仍不清楚。需要更全面地解释钛金属表面特性，这些特性决定了钛金属的这些特性。

现在，由 TMDU 领导的一支研究小组在含有模拟人体细胞外液的离子的溶液以及盐水中测试了薄钛盘。他们测量了当不同波长的光照射到薄钛盘上时产生的光电电流量。他们还进行了 X 射线光电子能谱分析，以表征钛表面自然存在的钝化膜。

“钝化膜由一层非常薄的 TiO₂含有少量 Ti 的层₂哦₃和 TiO、羟基和水。在 Hanks 极化过程中，钙和磷酸根离子被掺入或形成“但在盐水中则不然，”第一作者 Seong-Cheol Kim 说道。磷酸钙也更容易形成，这有助于减少异物反应。

通讯作者 Takao Hanawa 表示：“钛具有高耐腐蚀性，正如本实验中其电子能带结构所揭示的那样，这是其在金属中具有出色生物相容性的主要原因之一。”这项研究可能会带来更安全、更便宜的髋关节置换植入物或，因为钛相对稀有且昂贵。

该作品发表于新材料科学与技术。

由东京医科齿科大学提供