Por que o titânio tem alta afinidade com o corpo humano?

A principal razão para o uso frequente de titânio no corpo humano é a biocompatibilidade do titânio e das superfícies bioativas modificadas na superfície. As características da superfície que afetam a biocompatibilidade são as propriedades da superfície, resistência espacial do local, locais de ligação e hidrofobicidade (umedecimento). Esses recursos são otimizados para produzir a resposta celular desejada. Alguns implantes médicos, bem como partes de instrumentos cirúrgicos, são revestidos com nitreto de titânio. O titânio é considerado o melhor metal biocompatível devido à sua resistência à corrosão por fluidos corporais, inércia biológica, capacidade de osseointegração e alto limite de fadiga. A capacidade do titânio de resistir ao ambiente hostil do corpo é resultado da formação natural de uma película protetora de óxido na presença de oxigênio. A película de óxido adere fortemente, é insolúvel e quimicamente impermeável, evitando que o metal reaja com o ambiente. Pensa-se que a capacidade de cura óssea do titânio decorre da elevada constante dielétrica do seu óxido superficial, que não desnatura as proteínas. A capacidade do titânio de se ligar fisicamente ao osso o torna superior a outros materiais que requerem o uso de adesivos para permanecerem fixados. Os implantes de titânio duram mais e requerem maior força para quebrar as ligações que os prendem ao corpo do que as alternativas. As propriedades superficiais dos biomateriais desempenham um papel importante na determinação da resposta celular (adesão e proliferação celular) ao material. A microestrutura e a alta energia superficial do titânio permitem induzir a angiogênese, o que contribui para o processo de cicatrização óssea. Dependendo do seu estado de oxidação, o titânio pode ter muitos potenciais de eletrodo padrão diferentes. O titânio sólido tem um potencial de eletrodo padrão. Materiais com potenciais de eletrodo padrão mais elevados são mais fáceis de reduzir e produzem melhores oxidantes. O titânio sólido prefere a oxidação, tornando-o um melhor agente redutor. O titânio passiva naturalmente, formando uma película de óxido que se torna irregular e polarizada com a exposição ao ambiente físico. Com o tempo, isso leva ao aumento da adsorção de grupos hidroxila, lipoproteínas e glicolipídios. A adsorção desses compostos altera a interação do material com o corpo e pode melhorar a biocompatibilidade. Em ligas de titânio como titânio-zircônio e titânio-nióbio, os íons de zircônio e nióbio liberados devido à corrosão não são liberados no corpo do paciente, mas são adicionados à camada de passivação. Os elementos de liga na camada de passivação adicionam um grau de biocompatibilidade e resistência à corrosão, dependendo da composição original da liga do metal hospedeiro antes da corrosão. Ao aumentar a molhabilidade, o implante pode reduzir o tempo necessário para a cicatrização óssea, permitindo que as células se liguem mais facilmente à superfície do implante. A umectação do titânio pode ser alterada otimizando os parâmetros do processo, como temperatura, tempo e pressão. O titânio tendo uma camada de óxido estável consistindo principalmente de dióxido de titânio resulta numa molhabilidade melhorada do implante em contacto com fluidos fisiológicos.