의학 분야에서 인공 관절, 뼈판, 나사 또는 심혈관 스텐트와 같은 임플란트가 필요한 경우, 티타늄과 그 합금(Ti-6Al-4V와 같은)은 의심할 여지 없이 금속 재료 중에서 선호되는 선택입니다. 이는 우연이 아니라 티타늄이 인체와 높은 조화를 이루도록 하는 독특한 특성의 조합에서 비롯됩니다. 주요 장점은 다음과 같습니다.
생체 적합성은 임플란트 재료의 가장 중요한 요구 사항으로, 독성 부작용이나 거부 반응을 일으키지 않고 인체 조직, 혈액 및 뼈와 평화롭게 공존하는 재료의 능력을 의미합니다.
안정적인 수동층: 티타늄은 표면에 매우 조밀하고 안정적이며 자체 수리되는 산화층을 즉시 형성합니다. 이 불활성 막은 기본 티타늄 금속이 체액의 복잡한 환경에 의해 부식되는 것을 효과적으로 방지하여 금속 이온의 방출을 크게 줄입니다. 반면, 다른 금속(스테인리스강 또는 코발트-크롬 합금과 같은)은 장기간 임플란테이션을 통해 미량의 이온(예: 니켈, 크롬, 코발트)을 방출하여 알레르기, 염증 또는 기타 부작용을 유발할 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 티타늄은 인체 내에서 가장 '조용하고' '무해한' 금속 중 하나입니다.
임플란트는 호환될 뿐만 아니라 기계적 특성도 인체 뼈의 특성과 일치해야 하며, 이는 '기계적 호환성'으로 알려진 중요한 개념입니다.
높은 강도 대 중량비 및 낮은 탄성 계수: 티타늄 합금은 강도 대 중량비가 매우 높아 임플란트를 더 가볍게 만들면서도 충분한 기계적 강도를 보장할 수 있습니다. 더 중요한 것은 탄성 계수(강성 측정)가 스테인리스강 및 코발트-크롬 합금보다 훨씬 낮아 인체 뼈의 탄성 계수에 더 가깝다는 것입니다. 임플란트(뼈판과 같은)가 너무 뻣뻣하면 대부분의 응력을 받게 되어 기본 뼈가 '응력 차폐'로 인해 골다공증이 되고 위축됩니다. 티타늄 합금의 적당한 강성은 뼈에서 더 정상적인 응력 분포를 유지하여 치유와 장기적인 뼈 건강을 촉진합니다.
이것은 정형 외과 및 치과에서 티타늄의 핵심적이고 종종 대체 불가능한 장점입니다.
골유착은 섬유 결합 조직의 개입 없이 살아있는 뼈와 부하를 받는 임플란트 표면 사이의 직접적인 구조적 및 기능적 연결을 의미합니다. 티타늄의 표면 특성, 특히 거칠게 하거나 다공성으로 처리한 후에는 뼈 세포가 부착, 이동 및 성장할 수 있는 훌륭한 발판을 제공합니다. 새로운 뼈 조직은 티타늄의 미세 기공으로 자라 들어가 단지 기계적 고정이 아닌 굳건한 '생물학적 잠금'을 생성할 수 있습니다. 이러한 강력한 통합은 임플란트의 장기적인 안정성을 보장하여 풀림 및 실패의 위험을 크게 줄입니다.
요약하면, 티타늄은 비교할 수 없는 생체 적합성, 잘 맞는 기계적 특성, 그리고 골유착을 할 수 있는 독특한 능력으로 인해 인체 임플란트에 가장 적합한 선택입니다. 화학적으로 안정하고 무독성일 뿐만 아니라 기계적 및 생물학적 수준 모두에서 인체와 시너지 효과를 발휘하여 재건 및 복구를 지원합니다. 이는 현대 의료 재료 과학의 획기적인 발견을 나타냅니다.
