Titanium murni dan Ti-6Al-4V adalah material titanium dan paduan titanium paling awal yang digunakan dalam aplikasi klinis dan mewakili generasi pertama paduan titanium biomedis. Pada awal tahun 1940-an, titanium murni diperkenalkan ke dalam bidang ilmu biomedis, dan perkembangan pesatnya sebagai bahan medis terlihat setelah digunakan dalam implan gigi pada tahun 1960-an.
Paduan titanium Ti-6Al-4V adalah paduan titanium yang paling banyak diproduksi dan diterapkan, dikenal karena kekuatannya yang tinggi dan kemampuan proses yang sangat baik. Telah digunakan sejak tahun 1970-an di area seperti sendi pinggul dan lutut yang membutuhkan kekuatan dan ketahanan aus yang tinggi. Namun, dengan penelitian dan penerapan lebih lanjut, sejumlah besar eksperimen dan data telah mengkonfirmasi efek samping toksik vanadium pada tubuh manusia.
Tim peneliti di Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences, telah mengembangkan jenis baru paduan titanium medis tipe modulus rendah, Ti2448, dan seterusnya. Dengan mengoptimalkan kandungan elemen penstabil dan mengendalikan struktur mikro dan stabilitas fase paduan melalui pemrosesan termomekanis, para peneliti dapat mengatur karakteristik kinerja penting seperti modulus elastisitas dan kekuatan dalam rentang yang luas.
Fungsionalisasi adalah arah pengembangan penting lainnya untuk paduan titanium medis baru, dengan penelitian mendalam tentang paduan titanium antibakteri. Sebagai jenis bahan biologis inert, paduan titanium tidak memiliki sifat antibakteri atau bakteriostatik. Namun, selama proses implantasi, bakteri berbahaya dapat masuk, menyebabkan infeksi, dan dalam kasus yang parah, kegagalan implan. Dengan menambahkan unsur paduan seperti tembaga (Cu) dan perak (Ag) dalam jumlah yang sesuai ke paduan titanium, paduan tersebut dapat menunjukkan efek antibakteri tertentu dengan tetap mempertahankan sifat mekanik dasarnya.
Selain itu, para peneliti telah mengembangkan serangkaian paduan titanium medis yang mengandung tembaga. Ketika kandungan tembaga dalam paduan melebihi 5%, ion tembaga yang dilepaskan dapat mencapai sifat antibakteri yang cukup dan stabil terhadap Staphylococcus aureus dan Escherichia coli. Selain itu, konsentrasi pelepasan kumulatif ion tembaga jauh lebih rendah dibandingkan asupan tembaga harian yang direkomendasikan WHO, yang menunjukkan bahwa Ti-5Cu menunjukkan biokompatibilitas yang baik.
Selain itu, kemajuan dalam bidang paduan titanium untuk implan jaringan keras menawarkan prospek baru. Di masa depan, bahan-bahan inovatif dan desain fungsional ini akan memberikan solusi yang lebih aman dan andal untuk bidang medis.
