Stosowanie materiałów metalowych w przemyśle medycznym musi być całkowicie nieszkodliwe dla organizmu ludzkiego. Kiedy metal koroduje, może rozpuścić jony metali, dla organizmu (ciała ludzkiego) o komórkowej organizacji uderzenia, dlatego konieczne jest wybranie niełatwych do korozji materiałów metalowych o wysokiej odporności na korozję, tytan jest rodzajem wysokiej materiałów odpornych na korozję. Medyczne materiały metalowe, od serii stali nierdzewnej po serie stopów na bazie kobaltu i tytanu, wzrasta stosunek tytanu i stopu tytanu. Ilość tytanu wykorzystywanego w przemyśle medycznym na całym świecie wynosi około 1,000 tony rocznie.
Aby zaobserwować reakcję jonów metali na zdolności adaptacyjne organizmu ludzkiego, w laboratorium przeprowadzono metodę oceny zdolności adaptacyjnych komórek, wykorzystując komórki wrażliwe na jony metali, takie jak fibroblasty płuc myszy (komórki V79) i myszy (20-day- stara mysz) tkanki fibroblastów (komórki I929), które są wykorzystywane w eksperymentach medycznych w Chinach, oraz przez Niezależną Administracyjną Instytucję Technologii Oceny Produktów (IAIPET). Podzieliliśmy pierwiastkowe jony monomerowe dostarczone przez Komitet Techniczny ds. Standaryzacji Biologicznej Oceny Wyrobów Medycznych (TCSBMD) na trzy grupy, jak pokazano na ryc. 1 według ich reakcji na organizm ludzki (organizmy żywe).
Wanad (V), nikiel (Ni) i miedź (Cu) są uznawane za wysoce toksyczne, a śmierć komórek następuje w krótkim czasie przy stężeniu części na milion (×{{0}}) tych elementów. Wyniki eksperymentu z wanadem (V) i niklem (N) w ogniwach V79 przedstawiono na rysunku 2. Wyniki jednotygodniowego testu zanurzeniowego wykazały, że wszystkie ogniwa obumierały, gdy zawartość niklu wynosiła około 10×10-6 ( pm=części na milion), podczas gdy wanad (V) był o dwie cyfry mniejszy, a wszystkie komórki obumierały, gdy wanad wynosił około 0,6×10-6. Po drugie, kiedy tkanki twarde (kości) i tkanki miękkie (ścięgna) małych zwierząt, takich jak szczury i króliki, zakopywano w celu badań w metalowych blachach, jest pewne, że te toksyczne metale powodowały martwicę tkanek twardych (kości) i tkanki miękkie (ścięgna) w części kontaktowej.
Energia tworzenia populacji komórek a-V79 w zależności od stężenia jonów niklu (Ni).
Energia tworzenia populacji komórek b-V79 w funkcji stężenia jonów wanadu (V).
Druga grupa jest wskazana jako szkodliwa w stanie implantacji i przyczepu w tkance włóknistej w miejscu kontaktu, tworząc rodzaj reakcji biomasy, która ma zostać wydalona na zewnątrz organizmu, i tak jest w przypadku żelaza, aluminium, złoto, srebro i tak dalej. Do tego typu zaliczają się ogólne materiały metalowe, takie jak stal nierdzewna SUS 304L i stal nierdzewna SUS 36L, a także stopy kobaltowo-chromowe. Kawałek metalu osadzony w twardej tkance, który nie jest zrośnięty z komórkami kostnymi, jest usuwany płynnie i bez oporu podczas testu usuwania kilka tygodni później.
Trzecia grupa najmniej reaguje z organizmami żywymi i nadaje się do implantacji i mocowania tytanu, cyrkonu, niobu, tantalu, platyny i tak dalej. Kiedy metale te są wszczepiane lub przyłączane do żywych organizmów, są ściśle związane z tkankami twardymi i miękkimi i ulegają somatyzacji.
W rezultacie tytan jest metalem bezpiecznym, ponieważ jest mniej prawdopodobne, że spowoduje obrażenia organizmów żywych. Gdy stosuje się stopy tytanu, stosowane pierwiastki stopowe są mniej odporne na korozję niż czysty tytan, a gdy pojawia się korozja, pierwiastki stopowe ulegają rozpuszczeniu. Należy dobierać dodatki stopowe odporne na korozję i nieinwazyjne. W stopach tytanu stop Ti-6AI-4V jest stosowany od dawna w produkcji samolotów i sprzęcie inżynieryjnym odpornym na wodę morską i ma wiele przykładów zastosowania. W medycynie stopy ELI, które charakteryzują się dobrą odpornością na korozję (niska zawartość żelaza, tlenu i wodoru), są stosowane od dawna. Jednak ostatnio w ramach badań i rozwoju stopów tytanu do implantacji i umieszczania standaryzowaliśmy stop Ti-13Nb-13Zr, zastępując wanad (V) niobem (Nb), który jest stopem nieszkodliwym, co wynika z raportu dotyczącego mutagenności monomeru (ASTM, ISO). Wkrótce będzie dostępny również dobrze przyjęty i agresywny stop wydzielający aluminium.
