İnsan vücudu, evrimsel olarak kendisine ait olmayan her şeyi reddetmeye programlanmıştır. Bir kıymık battığında oluşan iltihap, bağışıklık sisteminin "yabancı maddeyi" atma çabasıdır. Ancak modern tıp, bu savunma mekanizmasını aşan bir metal keşfetti: Titanyum.
Diş implantlarından kalça protezlerine, kalp pillerinden kafa tası plakalarına kadar her yerde kullanılan titanyumun bu başarısı tesadüf değildir. Peki, soğuk bir metali canlı dokuyla "dost" yapan bilimsel mekanizma nedir?
Biyouyumluluk, bir malzemenin vücut dokularıyla temas ettiğinde toksik, alerjik veya bağışıklık sistemini tetikleyen bir tepki oluşturmadan, kendisinden beklenen fonksiyonu yerine getirebilme yeteneğidir. Titanyum, metaller arasında bu yeteneğe en üst düzeyde sahip olan elementtir.
Titanyumun biyouyumluluğunun arkasındaki asıl kahraman, metalin kendisi değil, yüzeyinde oluşan tabakadır.
Anında Reaksiyon: Titanyum, oksijenle karşılaştığı anda (havada veya vücut sıvısında) milisaniyeler içinde yüzeyinde Titanyum Dioksit (TiO2) adı verilen çok ince (nanometre seviyesinde) bir film tabakası oluşturur.
Seramik Kalkan: Bu oksit tabakası kimyasal olarak son derece kararlıdır (inert). Vücut dokuları doğrudan metale değil, bu seramik benzeri oksit tabakasına dokunur. Bağışıklık sistemi bu tabakayı bir tehdit olarak algılamaz ve reddetme reaksiyonu başlatmaz.
Korozyon Direnci: Bu tabaka aynı zamanda implantı vücut sıvılarının (kan, plazma) asidik ve korozif etkisinden koruyarak metal iyonlarının vücuda salınmasını engeller.
1950'lerde Prof. Per-Ingvar Brånemark tarafından keşfedilen "Osseointegrasyon", titanyumun kemik dokusu ile yapısal ve işlevsel olarak birleşmesi demektir.
Süreç: Titanyum implant yerleştirildiğinde, kemik hücreleri (osteoblastlar) titanyumun pürüzlü yüzeyine tutunur ve metalin gözeneklerinin içine doğru büyür.
Sonuç: İmplant, sadece kemiğin içinde duran bir vida olmaktan çıkar; kemiğin bir parçası haline gelir. Bu sayede çiğneme kuvvetlerine veya vücut ağırlığına yıllarca dayanabilir.
Bir implantın sadece kimyasal olarak değil, mekanik olarak da vücuda uyması gerekir.
Elastisite Modülü: Çelik veya kobalt-krom gibi metaller kemikten çok daha serttir. Yük bindiğinde çelik esnemez, yükü kemiğe iletmez. Bu durum "Stress Shielding" (Stres Kalkanlaması) denilen olaya yol açar; yük almayan kemik zamanla erir ve zayıflar.
Titanyumun Avantajı: Titanyumun elastikiyeti (esnekliği), kemiğin doğal esnekliğine çeliğe göre çok daha yakındır. Bu özellik, yükün kemiğe doğru şekilde iletilmesini sağlar ve kemik yoğunluğunun korunmasına yardımcı olur.
Ticari Saf Titanyum (Grade 1-4): Genellikle diş implantlarında kullanılır. Korozyon direnci mükemmeldir ancak mukavemeti alaşımlara göre biraz daha düşüktür.
Ti6Al4V (Grade 5) ve Grade 23 (ELI): %6 Alüminyum ve %4 Vanadyum içerir. Ortopedik implantlarda (diz, kalça protezleri) kullanılır. Saf titanyuma göre çok daha yüksek mukavemete ve yorulma direncine sahiptir.
Eklemeli imalat (Additive Manufacturing) teknolojileri, titanyumun potansiyelini bir üst seviyeye taşıdı. EBM (Electron Beam Melting) ve SLM (Selective Laser Melting) teknolojileri sayesinde artık insan kemiğinin süngerimsi (trabeküler) yapısını birebir taklit eden gözenekli titanyum implantlar üretilebiliyor. Bu gözenekli yapı, kemiğin implantın içine daha hızlı girmesini ve iyileşme sürecinin kısalmasını sağlıyor.
Titanyum, doğanın sunduğu elementler ile insan mühendisliğinin en başarılı birleşimidir. Hipoalerjenik yapısı, üstün korozyon direnci ve kemikle bütünleşme yeteneği sayesinde, milyonlarca insana hareket özgürlüğünü ve yaşam kalitesini geri kazandırmaya devam etmektedir.
