في المجال الطبي، عندما تكون هناك حاجة إلى زراعات مثل المفاصل الاصطناعية أو الصفائح العظمية أو البراغي أو الدعامات القلبية الوعائية، فإن التيتانيوم وسبائكه (مثل Ti-6Al-4V) هي بلا شك الخيار المفضل بين المواد المعدنية. هذه ليست مصادفة، بل تنبع من مجموعة فريدة من الخصائص التي يتمتع بها التيتانيوم والتي تسمح له بالتعايش في انسجام كبير مع جسم الإنسان. تكمن مزاياه الأساسية في المجالات التالية:
التوافق الحيوي هو الشرط الأساسي لمواد الزراعة، في إشارة إلى قدرة المادة على التعايش بسلام مع الأنسجة البشرية والدم والعظام دون التسبب في آثار جانبية سامة أو رفض.
طبقة سلبية مستقرة: يشكل التيتانيوم على الفور طبقة أكسيد كثيفة ومستقرة ذاتية الإصلاح على سطحه. يمنع هذا الغشاء الخامل بشكل فعال المعدن الأساسي للتيتانيوم من التآكل بفعل البيئة المعقدة لسوائل الجسم، مما يقلل بشكل كبير من إطلاق أيونات المعادن. في المقابل، قد تطلق بعض المعادن الأخرى (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك الكوبالت والكروم) كميات ضئيلة من الأيونات (مثل النيكل والكروم والكوبالت) على مدى فترة طويلة من الزراعة، مما قد يؤدي إلى الحساسية أو الالتهاب أو غير ذلك من التفاعلات الضارة. هذه الخاصية تجعل التيتانيوم أحد أكثر المعادن 'هدوءًا' و'غير ضارة' داخل جسم الإنسان.
يجب ألا تكون الغرسة متوافقة فحسب، بل يجب أن تتطابق خصائصها الميكانيكية أيضًا مع خصائص العظام البشرية، وهو مفهوم حاسم يُعرف باسم 'التوافق الميكانيكي'.
نسبة القوة إلى الوزن العالية والمعامل المنخفض: تتمتع سبائك التيتانيوم بنسبة قوة إلى وزن عالية جدًا، مما يعني أنه يمكن تصنيع الغرسات أخف وزنًا مع ضمان قوة ميكانيكية كافية. والأهم من ذلك، أن معامل المرونة (مقياس الصلابة) لديهم أقل بكثير من معامل الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الكوبالت والكروم، مما يجعله أقرب إلى معامل العظام البشرية. إذا كانت الغرسة (مثل الصفيحة العظمية) شديدة الصلابة، فإنها تتحمل معظم الضغط، مما يؤدي إلى أن يصبح العظم الأساسي هشًا ويتضاءل بسبب 'الحماية من الإجهاد'. تساعد الصلابة المعتدلة لسبائك التيتانيوم في الحفاظ على توزيع ضغط أكثر طبيعية في العظام، مما يعزز الشفاء وصحة العظام على المدى الطويل.
هذه هي الميزة الأساسية، والتي غالبًا ما لا يمكن الاستغناء عنها، للتيتانيوم في جراحة العظام وطب الأسنان.
يشير الاندماج العظمي إلى الاتصال الهيكلي والوظيفي المباشر بين العظام الحية وسطح الغرسة التي تحمل الحمل، دون تدخل الأنسجة الضامة الليفية. توفر الخصائص السطحية للتيتانيوم، خاصة بعد الخشونة أو المعالجة المسامية، سقالة ممتازة لخلايا العظام للارتباط بها والهجرة والنمو. يمكن أن تنمو أنسجة العظام الجديدة في المسام الدقيقة للتيتانيوم، مما يخلق 'قفلًا بيولوجيًا' ثابتًا بدلاً من مجرد تثبيت ميكانيكي. يضمن هذا التكامل القوي الاستقرار طويل الأمد للغرسة، مما يقلل بشكل كبير من خطر الارتخاء والفشل.
باختصار، التيتانيوم هو الخيار الأول للزراعات البشرية نظرًا لتوافقه الحيوي الذي لا مثيل له، وخصائصه الميكانيكية المتوافقة جيدًا، والقدرة الفريدة على الاندماج العظمي. إنه ليس مستقرًا كيميائيًا وغير سام فحسب، بل يعمل أيضًا بتآزر مع جسم الإنسان على المستويين الميكانيكي والبيولوجي، ويدعم إعادة البناء والإصلاح. إنه يمثل اكتشافًا بارزًا في علوم المواد الطبية الحديثة.
