ไทเทเนียมบริสุทธิ์และ Ti-6Al-4V เป็นวัสดุไทเทเนียมและโลหะผสมไทเทเนียมที่เก่าแก่ที่สุดที่ใช้ในการใช้งานทางคลินิก และเป็นตัวแทนของโลหะผสมไทเทเนียมทางชีวการแพทย์รุ่นแรกๆ ในช่วงต้นทศวรรษ 1940 ไทเทเนียมบริสุทธิ์ถูกนำมาใช้ในสาขาวิทยาศาสตร์ชีวการแพทย์ และมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในฐานะวัสดุทางการแพทย์หลังจากการนำไปใช้ในการปลูกรากฟันเทียมในทศวรรษ 1960
โลหะผสมไทเทเนียม Ti-6Al-4V เป็นโลหะผสมไทเทเนียมที่ผลิตและใช้งานกันอย่างแพร่หลายที่สุด ซึ่งขึ้นชื่อในเรื่องความแข็งแรงสูงและความสามารถในการขึ้นรูปเป็นเลิศ มีการใช้มาตั้งแต่ทศวรรษ 1970 ในพื้นที่ต่างๆ เช่น ข้อต่อสะโพกและข้อเข่า ที่ต้องการความแข็งแรงสูงและทนทานต่อการสึกหรอ อย่างไรก็ตาม ด้วยการวิจัยและการประยุกต์ใช้เพิ่มเติม การทดลองและข้อมูลจำนวนมากได้ยืนยันผลข้างเคียงที่เป็นพิษของวานาเดียมต่อร่างกายมนุษย์
ทีมวิจัยที่สถาบันโลหะ สถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน ได้พัฒนาโลหะผสมไทเทเนียมทางการแพทย์ชนิดโมดูลัสต่ำชนิดใหม่ Ti2448 และอื่นๆ ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพเนื้อหาขององค์ประกอบที่ทำให้เสถียรและการควบคุมโครงสร้างจุลภาคและความเสถียรของเฟสของโลหะผสมผ่านการประมวลผลทางกลความร้อน นักวิจัยสามารถควบคุมลักษณะการทำงานที่สำคัญ เช่น โมดูลัสยืดหยุ่นและความแข็งแรงภายในช่วงกว้าง
การทำงานเป็นอีกทิศทางการพัฒนาที่สำคัญสำหรับโลหะผสมไทเทเนียมทางการแพทย์ชนิดใหม่ โดยมีการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับโลหะผสมไทเทเนียมต้านเชื้อแบคทีเรีย เนื่องจากโลหะผสมไททาเนียมเป็นวัสดุเฉื่อยทางชีวภาพชนิดหนึ่งจึงไม่มีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียหรือแบคทีเรียโดยธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม ในระหว่างกระบวนการปลูกถ่าย อาจมีแบคทีเรียที่เป็นอันตรายเกิดขึ้น ซึ่งนำไปสู่การติดเชื้อ และในกรณีที่รุนแรง อาจเกิดความล้มเหลวของการปลูกถ่าย ด้วยการเติมธาตุโลหะผสม เช่น ทองแดง (Cu) และเงิน (Ag) ในปริมาณที่เหมาะสมให้กับโลหะผสมไททาเนียม โลหะผสมสามารถแสดงฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียบางอย่างได้ในขณะที่ยังคงคุณสมบัติทางกลพื้นฐานไว้
นอกจากนี้ นักวิจัยยังได้พัฒนาชุดโลหะผสมไทเทเนียมทางการแพทย์ที่ประกอบด้วยทองแดง เมื่อปริมาณทองแดงในโลหะผสมเกิน 5% ไอออนทองแดงที่ปล่อยออกมาจะมีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรียที่เพียงพอและเสถียรต่อเชื้อ Staphylococcus aureus และ Escherichia coli นอกจากนี้ ความเข้มข้นของการปลดปล่อยไอออนทองแดงสะสมยังต่ำกว่าปริมาณทองแดงที่แนะนำในแต่ละวันของ WHO มาก ซึ่งบ่งชี้ว่า Ti-5Cu มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี
นอกจากนี้ ความก้าวหน้าในด้านโลหะผสมไทเทเนียมสำหรับการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อแข็งเหล่านี้ยังนำเสนอโอกาสใหม่ๆ อีกด้วย ในอนาคต วัสดุเชิงนวัตกรรมและการออกแบบเชิงฟังก์ชันเหล่านี้จะมอบโซลูชันที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้มากขึ้นสำหรับวงการแพทย์
