टाइटेनियम मिश्र धातुओं को लंबे समय से चिकित्सा प्रत्यारोपण और प्रोस्थेटिक्स के लिए कुछ सबसे आशाजनक सामग्रियों के रूप में माना जाता रहा है क्योंकि उनके गुणों का अद्वितीय संयोजन, जैसे उच्च शक्ति, हल्के वजन,हालांकि, सबसे महत्वपूर्ण पहलुओं में से एक जो चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए उनकी उपयुक्तता को निर्धारित करता है वह हैजैव संगतताइस शोध में टाइटेनियम मिश्र धातुओं की जैव संगतता का पता लगाया गया है।मानव शरीर में उनके प्रदर्शन और चिकित्सा उपयोग के लिए इन सामग्रियों के अनुकूलन से जुड़ी चुनौतियों पर ध्यान केंद्रित करते हुए.

1.चिकित्सा अनुप्रयोगों में टाइटेनियम मिश्र धातुओं का अवलोकन

टाइटेनियम और इसके मिश्र धातुओं का उपयोग आमतौर पर चिकित्सा अनुप्रयोगों की एक श्रृंखला में किया जाता है, जिनमें शामिल हैंः

ऑर्थोपेडिक प्रत्यारोपण(उदाहरण के लिए, कूल्हे और घुटने के प्रतिस्थापन, हड्डी के पेंच)

दंत प्रत्यारोपण

कार्डियोवैस्कुलर उपकरण(उदाहरण के लिए, हृदय वाल्व, स्टेंट)

क्रेनियोमैक्सिलोफेशियल इम्प्लांट

चिकित्सा क्षेत्र में टाइटेनियम के व्यापक उपयोग का कारण इसकीजैविक निष्क्रियता-यह शरीर के ऊतकों और तरल पदार्थों के साथ नकारात्मक प्रतिक्रिया नहीं करता है, जिससे प्रत्यारोपण के बाद न्यूनतम अस्वीकृति या सूजन होती है।उच्च शक्ति-से-वजन अनुपातऔर इसे जटिल ज्यामिति में आसानी से आकार दिया जा सकता है, जो चिकित्सा प्रत्यारोपण के लिए आवश्यक है।

2.टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए प्रमुख जैव संगतता कारक

कई कारक टाइटेनियम मिश्र धातुओं की जैव संगतता को प्रभावित करते हैंः

ए.जंग प्रतिरोध

टाइटेनियम की सबसे वांछनीय विशेषताओं में से एक इसकी असाधारण संक्षारण प्रतिरोध है, जो मानव शरीर के कठोर, तरल पदार्थ से भरे वातावरण में आवश्यक है।निष्क्रिय ऑक्साइड परत (TiO2)ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर इसकी सतह पर, जो धातु को शरीर के तरल पदार्थों द्वारा संक्षारण से बचाता है। यह परत अधिकांश शारीरिक वातावरण में स्थिर है, लेकिन जैव संगतता को प्रभावित किया जा सकता हैः

ऑक्साइड परत का अपघटन:कुछ मामलों में, ऑक्साइड परत समय के साथ बिगड़ सकती है, विशेष रूप से आक्रामक वातावरण जैसे अम्लीय या भड़काऊ स्थितियों में।

सतह में परिवर्तनःसतह उपचार (जैसे, एनोडाइजेशन, हाइड्रॉक्सियापैटाइट के साथ कोटिंग) जंग प्रतिरोध में सुधार कर सकते हैं और संवर्धन को बढ़ावा दे सकते हैंअस्थिसंयोजन, प्रक्रिया जिसके द्वारा हड्डी प्रत्यारोपण की सतह में बढ़ती है।

बी.साइटोटॉक्सिसिटी

साइटोटॉक्सिसिटी से तात्पर्य किसी पदार्थ की कोशिकाओं पर हानिकारक प्रभाव डालने की क्षमता से है। जबकि टाइटेनियम को आम तौर पर गैर विषैले माना जाता है, मिश्र धातु तत्व, जैसेवेनेडियम, एल्यूमीनियम और मोलिब्डेनम, साइटोटोक्सिसिटी के संबंध में कुछ चिंताएं पैदा कर सकती हैं, खासकर यदि ये तत्व संक्षारण या पहनने के कारण शरीर में जारी किए जाते हैं।मानव कोशिकाओं पर इन ट्रेस एलिमेंट्स के प्रभाव को समझने के लिए अनुसंधान जारी है, विशेष रूप से प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाओं के संबंध में।

सी.प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया

टाइटेनियम की जैव संगतता काफी हद तक प्रतिरक्षा प्रणाली के साथ इसकी न्यूनतम बातचीत के लिए जिम्मेदार है।अजनबी शरीर प्रतिक्रियाएं(जैसे, सूजन, फाइब्रोसिस) टाइटेनियम प्रत्यारोपण के जवाब में, विशेष रूप से कुछ धातु मिश्र धातुओं के लिए एलर्जी या संवेदनशीलता वाले व्यक्तियों में।अध्ययनों से पता चला है कि टाइटेनियम स्वयं शायद ही कभी प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया को ट्रिगर करता है, लेकिन अन्य मिश्र धातु तत्वों या सतह प्रदूषकों की उपस्थिति ऊतक एकीकरण को प्रभावित कर सकती है।

डी.अस्थि एकीकरण

टाइटनियम मिश्र धातुओं को ऑर्थोपेडिक और दंत प्रत्यारोपण के लिए आदर्श बनाने वाली प्रमुख विशेषताओं में से एक उनकी क्षमता हैअस्थिसंयोजनटाइटनियम की सतह की रफ, छिद्रता और रासायनिक संरचना ऑस्टियोइंटेग्रेशन को प्रभावित कर सकती है।अनुसंधान से पता चला है कि सतह उपचार, जैसे कि सूक्ष्म-कठोरता, रेत विस्फोट और प्लाज्मा छिड़काव, ऑस्टियोब्लास्ट्स (हड्डी बनाने वाली कोशिकाओं) के आसंजन को बढ़ावा देकर जैविक प्रतिक्रिया को बढ़ाते हैं।

ई.पहनना और कणों का उत्पादन

पहनने और बाद की पीढ़ी केमलबे के कणसमय के साथ, टाइटेनियम प्रत्यारोपण पर यांत्रिक तनाव उन्हें आसपास के ऊतक में ठीक कणों को जारी करने का कारण बन सकता है।ये कण एक सूजन प्रतिक्रिया को ट्रिगर कर सकते हैं और प्रत्यारोपण ढीला या विफलता में योगदान कर सकते हैंपहनने के प्रतिरोधी कोटिंग्स में अनुसंधान और नए टाइटेनियम मिश्र धातुओं के विकास का उद्देश्य पहनने की दर और कणों की रिहाई को कम करना है, जिससे रोगियों के लिए दीर्घकालिक परिणाम में सुधार होता है।

3.जैव संगतता में हालिया अनुसंधान और नवाचार

ए.जैव संगत सतह संशोधन

सतह संशोधन तकनीकों में हालिया प्रगति ने टाइटेनियम मिश्र धातुओं और जैविक ऊतकों के बीच बातचीत में सुधार पर ध्यान केंद्रित किया है। इन संशोधनों में शामिल हैंः

हाइड्रॉक्सियापेटाइट (HA) कोटिंगःहड्डी में पाए जाने वाले खनिज एचए को टाइटैनियम मिश्र धातुओं पर लगाकर हड्डी को बेहतर ढंग से बांधा जा सकता है। यह विशेष रूप से दंत प्रत्यारोपण और जोड़ों के प्रतिस्थापन जैसे अनुप्रयोगों में उपयोगी है।

टाइटेनियम ऑक्साइड (TiO2) नैनोट्यूब:टाइटेनियम प्रत्यारोपण की सतह पर नैनो-स्केल सुविधाओं का निर्माण कोशिका आसंजन, प्रजनन और विभेदन को बढ़ाता है, विशेष रूप से ऑस्टियोब्लास्ट के लिए।इससे अधिक तेज़ और मजबूत अस्थि एकीकरण होता है।.

प्लाज्मा छिड़काव:टाइटनियम पर प्लाज्मा छिड़काव कोटिंग्स लगाकर पहनने के प्रतिरोध में सुधार किया जा सकता है, सतह की कठोरता को बढ़ाया जा सकता है और हड्डियों के विकास को प्रोत्साहित किया जा सकता है।

बी.कम विषाक्तता वाले टाइटेनियम मिश्र धातु

मिश्र धातु तत्वों की साइटोटोक्सिसिटी के बारे में चिंताओं को दूर करने के लिए जैसेएल्यूमीनियमऔरवेनेडियम, अनुसंधान विकास पर केंद्रित हैअधिक जैव संगत तत्वों के साथ टाइटेनियम मिश्र धातु, जैसेनिओबियम, टैंटालियम,औरज़िरकोनियमये तत्व न केवल कम विषाक्त होते हैं बल्कि बेहतर अस्थि एकीकरण को भी बढ़ावा देते हैं, जिससे वे दीर्घकालिक चिकित्सा प्रत्यारोपण के लिए अधिक उपयुक्त होते हैं।

सी.बायोडिग्रेडेबल टाइटेनियम मिश्र धातु

अनुसंधान के एक अन्य अभिनव क्षेत्र मेंबायोडिग्रेडेबल टाइटेनियम मिश्र धातुजो समय के साथ धीरे-धीरे शरीर में टूट सकता है, जिससे प्रत्यारोपण हटाने की सर्जरी की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।इन मिश्र धातुओं को पारंपरिक टाइटेनियम मिश्र धातुओं के समान यांत्रिक शक्ति प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया जा रहा है लेकिन नियंत्रित तरीके से गिरावट आती है, कोई हानिकारक अवशेष नहीं छोड़ता।