কেন টাইটানিয়াম মানুষের শরীরের জন্য একটি উচ্চ সখ্যতা আছে?

মানবদেহে টাইটানিয়ামের ঘন ঘন ব্যবহারের প্রধান কারণ হল টাইটানিয়ামের জৈব সামঞ্জস্যতা এবং পৃষ্ঠ-পরিবর্তিত বায়োঅ্যাকটিভ সারফেস। জৈব সামঞ্জস্যতাকে প্রভাবিত করে এমন পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলি হল পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলি স্থানিক সাইট প্রতিরোধ, বাঁধাই সাইট এবং হাইড্রোফোবিসিটি (ওয়েটিং)। এই বৈশিষ্ট্যগুলি পছন্দসই সেলুলার প্রতিক্রিয়া তৈরি করতে অপ্টিমাইজ করা হয়েছে৷ কিছু মেডিকেল ইমপ্লান্টের পাশাপাশি অস্ত্রোপচারের যন্ত্রের কিছু অংশ টাইটানিয়াম নাইট্রাইড দিয়ে লেপা থাকে। শরীরের তরল দ্বারা ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা, জৈবিক জড়তা, অসিওইনটিগ্রেশন ক্ষমতা এবং উচ্চ ক্লান্তি সীমার কারণে টাইটানিয়ামকে সেরা জৈব সামঞ্জস্যপূর্ণ ধাতু হিসাবে বিবেচনা করা হয়। টাইটানিয়ামের শরীরের কঠোর পরিবেশ সহ্য করার ক্ষমতা অক্সিজেনের উপস্থিতিতে একটি প্রতিরক্ষামূলক অক্সাইড ফিল্মের প্রাকৃতিক গঠনের ফলে। অক্সাইড ফিল্ম দৃঢ়ভাবে মেনে চলে, অদ্রবণীয় এবং রাসায়নিকভাবে অভেদ্য, ধাতুটিকে তার চারপাশের সাথে প্রতিক্রিয়া করতে বাধা দেয়। এটা মনে করা হয় যে টাইটানিয়ামের হাড়ের নিরাময় ক্ষমতা তার পৃষ্ঠের অক্সাইডের উচ্চ ডাইলেক্ট্রিক ধ্রুবক থেকে উদ্ভূত হয়, যা প্রোটিনকে বিকৃত করে না। হাড়ের সাথে শারীরিকভাবে বন্ধন করার টাইটানিয়ামের ক্ষমতা এটিকে অন্যান্য উপকরণগুলির থেকে উচ্চতর করে তোলে যা সংযুক্ত থাকার জন্য আঠালো ব্যবহারের প্রয়োজন হয়। টাইটানিয়াম ইমপ্লান্টগুলি দীর্ঘস্থায়ী হয় এবং বিকল্পগুলির চেয়ে শরীরের সাথে সংযুক্ত করা বন্ধনগুলি ভাঙতে আরও বেশি শক্তির প্রয়োজন হয়। জৈব উপাদানগুলির পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্যগুলি উপাদানের সেলুলার প্রতিক্রিয়া (কোষ আনুগত্য এবং বিস্তার) নির্ধারণে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। টাইটানিয়ামের মাইক্রোস্ট্রাকচার এবং উচ্চ পৃষ্ঠের শক্তি এটিকে এনজিওজেনেসিস প্ররোচিত করতে দেয়, যা হাড়ের নিরাময় প্রক্রিয়ায় অবদান রাখে। এর অক্সিডেশন অবস্থার উপর নির্ভর করে, টাইটানিয়ামের অনেকগুলি ভিন্ন স্ট্যান্ডার্ড ইলেক্ট্রোড সম্ভাবনা থাকতে পারে। সলিড টাইটানিয়ামের একটি স্ট্যান্ডার্ড ইলেক্ট্রোড পটেনশিয়াল রয়েছে উচ্চতর স্ট্যান্ডার্ড ইলেক্ট্রোড পটেনশিয়াল সহ উপাদানগুলি কমানো এবং আরও ভাল অক্সিডাইজার তৈরি করা সহজ। সলিড টাইটানিয়াম অক্সিডেশন পছন্দ করে, এটি একটি ভাল হ্রাসকারী এজেন্ট তৈরি করে। টাইটানিয়াম স্বাভাবিকভাবেই নিষ্ক্রিয় হয়ে যায়, একটি অক্সাইড ফিল্ম তৈরি করে যা ভৌত পরিবেশের সংস্পর্শে অমসৃণ এবং মেরুকৃত হয়ে যায়। সময়ের সাথে সাথে, এটি হাইড্রক্সিল গ্রুপ, লাইপোপ্রোটিন এবং গ্লাইকোলিপিডগুলির শোষণ বৃদ্ধির দিকে নিয়ে যায়। এই যৌগগুলির শোষণ শরীরের সাথে উপাদানের মিথস্ক্রিয়াকে পরিবর্তন করে এবং জৈব সামঞ্জস্য উন্নত করতে পারে। টাইটানিয়াম-জিরকোনিয়াম এবং টাইটানিয়াম-নিওবিয়ামের মতো টাইটানিয়াম মিশ্রণে, ক্ষয়ের কারণে নির্গত জিরকোনিয়াম এবং নাইওবিয়াম আয়ন রোগীর শরীরে নির্গত হয় না বরং প্যাসিভেশন স্তরে যুক্ত হয়। প্যাসিভেশন লেয়ারের অ্যালোয়িং উপাদানগুলি জারা হওয়ার আগে হোস্ট ধাতুর মূল মিশ্র কম্পোজিশনের উপর নির্ভর করে জৈব-সামঞ্জস্যতা এবং জারা প্রতিরোধের একটি ডিগ্রী যোগ করে। ভেজাতা বৃদ্ধি করে, ইমপ্লান্টটি কোষকে ইমপ্লান্ট পৃষ্ঠের সাথে আরও সহজে আবদ্ধ করার অনুমতি দিয়ে হাড়ের নিরাময়ের জন্য প্রয়োজনীয় সময় কমাতে পারে। টাইটানিয়াম ভেজানো প্রক্রিয়া পরামিতি যেমন তাপমাত্রা, সময় এবং চাপ অপ্টিমাইজ করে পরিবর্তন করা যেতে পারে। টাইটানিয়ামের একটি স্থিতিশীল অক্সাইড স্তর রয়েছে যার মধ্যে প্রাথমিকভাবে টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড থাকে যার ফলে শারীরবৃত্তীয় তরলগুলির সংস্পর্শে ইমপ্লান্টের আর্দ্রতা উন্নত হয়।