
ถ้าพูดถึงวัสดุทางการแพทย์ ทิเทเนียม (Titanium) คือชื่อที่หลายคนน่าจะนึกถึงเป็นอันดับแรก เพราะมันมีคุณสมบัติโดดเด่นที่เหมาะสมกับการใช้งานในร่างกายมนุษย์อย่างมาก
ทิเทเนียม เป็นโลหะทรานซิชั่นที่มีเลขอะตอม 22 และอยู่ในกลุ่ม 4 ของตารางธาตุ มันเป็นโลหะสีขาวเงินที่มีความแข็งแรงสูง ทนทานต่อการกัดกร่อนและสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ดี
คุณสมบัติพิเศษของทิเทเนียม: ทำไมมันถึงถูกใช้ในทางการแพทย์?
ทิเทเนียมเป็นโลหะชีวภาพที่ยอดเยี่ยม เพราะมีคุณสมบัติหลายอย่างที่ตอบโจทย์สำหรับการใช้งานในร่างกายมนุษย์ เช่น:
- ความแข็งแรงและความเหนียว: ทิเทเนียมมีความแข็งแรงสูงกว่าเหล็กกล้าประมาณ 60% และมีน้ำหนักเบากว่าเหล็กถึง 45% คุณสมบัติพิเศษนี้ทำให้ทิเทเนียมเหมาะสำหรับการสร้างอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ต้องใช้ความแข็งแกร่ง เช่น กระดูกเทียม ข้อเข่าเทียม และกระ plate สำหรับตรึงกระดูก
- ความต้านทานต่อการกัดกร่อน: ทิเทเนียมทนทานต่อการกัดกร่อนจากสารเคมีในร่างกายมนุษย์ได้ดีมาก รวมถึงกรดนิวคลิกและเอนไซม์ ทำให้มีความเสี่ยงต่ำต่อการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่ไม่พึงประสงค์
- ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ: ทิเทเนียมเป็นวัสดุที่มีความเข้ากันได้สูงกับเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์ ทำให้ไม่มีความเสี่ยงต่อการเกิดการปฏิเสธจากระบบภูมิคุ้มกัน
ทิเทเนียมถูกนำไปใช้ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ประเภทใดบ้าง?
อุปกรณ์ทางการแพทย์ | บริบทการใช้งาน |
---|---|
กระดูกเทียม | ใช้สำหรับแทนที่กระดูกร้าวหรือกระดูกที่ขาดหายไป |
ข้อเข่าเทียม | ใช้สำหรับผู้ป่วยที่มีปัญหาข้อเข่าเสื่อม |
แพลต (Plate) | ใช้สำหรับตรึงกระดูกที่หัก |
น็อตและสกรู | ใช้สำหรับยึดอุปกรณ์ทางการแพทย์อื่นๆ เช่น กระดูกเทียม |
อุปกรณ์ฟัน | ใช้สำหรับทำรากฟันเทียม, ครอบฟัน และสะพานฟัน |
กระบวนการผลิตทิเทเนียม: ไม่ใช่เรื่องง่าย!
การผลิตทิเทเนียมเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและต้องใช้เทคโนโลยีสูง เนื่องจากทิเทเนียมมีชั้นออกไซด์ที่หนาและแข็งแกร่งปกคลุมอยู่
โดยทั่วไป กระบวนการผลิตทิเทเนียมจะประกอบด้วยขั้นตอนหลักๆ ดังนี้:
-
การสกัดแร่ Titanium Dioxide (TiO2): แร่ titanium dioxide ซึ่งเป็นแหล่งของทิเทเนียมจะถูกสกัดมาจากแร่utile, ilmenite และ rutile sand
-
การรีดิวซ์ TiO2: TiO2 จะถูกทำปฏิกริยาด้วยโลหะ เช่น แมกนีเซียม หรือโซเดียม เพื่อแยก titanium ออกมา
-
การหลอมและกลั่น Titanium: Titanium ที่ได้จะถูกหลอมและกลั่นเพื่อให้บริสุทธิ์สูงขึ้น
-
การขึ้นรูปและประมวลผล: Titanium ที่บริสุทธิ์แล้วจะถูกนำไปขึ้นรูปเป็นชิ้นส่วนตามที่ต้องการ เช่น แท่ง, แผ่น หรือสาย
ทิเทเนียม: วัสดุชีวภาพแห่งอนาคต
ด้วยคุณสมบัติโดดเด่น ทิเทเนียมจึงมีบทบาทสำคัญในวงการแพทย์ และยังคงถูกพัฒนาให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นในอนาคต
การวิจัยและพัฒนาวัสดุชีวภาพใหม่ๆ ที่สามารถใช้งานร่วมกับทิเทเนียมอย่างมีประสิทธิภาพ เช่น เซรามิก หรือโพลีเมอร์ ก็กำลังดำเนินอยู่ เพื่อสร้างอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีความแข็งแรง ทนทาน และเข้ากันได้ดีกับร่างกายมนุษย์มากขึ้น
ในอนาคต คาดว่าทิเทเนียมจะถูกนำไปใช้ในการสร้างอวัยวะเทียมที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น หัวใจเทียม, ปอดเทียม และตับเทียม ซึ่งจะช่วยยกระดับคุณภาพชีวิตของผู้ป่วยและขยายโอกาสในการรักษาโรค intractable.