チタンは人に優しい、すぐれた生体親和性

金属は汗や体液でイオン化しアレルギーをこすが、チタンはありません。

チタンは人に優しい。

チタンで作ると、安心な品物になる。

チタンの優れた生体親和性

読み進める前に、ちょっと身の回りを見てみてください。貴方の周りに金属製の品物はどれくらいありますか?
・・・ずいぶんありますよね。
金属製品は、さまざまな形、色、光沢、機能などで、私たちの生活を楽しく、豊かにしてくれています。金属製品のない生活など、最早考えられません。

そんな便利な金属ですが、使い方によっては害になることがあります。特に、肌にくっつけて使う場合(アクセサリーなど)や、体に埋め込む場合(医療機器など)は、 注意しなければいけません。少し詳しく見てみましょう。

たとえば、私たちは、体の機能が低下してくると、さまざまな器具を使ってその機能を補おうとします。めがねや補聴器、入れ歯などがそうです。 そして、補う機能が体内のものである場合、その器具を体内に埋め込んで使うことになります。人工骨や人工関節、埋め込み型の心臓ペースメーカーなどがそれに当たります。

筆記具をチタンで作ったら・・・?
耳に挟んでも金属アレルギーの心配はありません。
見た目高級で、思ったより軽いです。
100年経っても風合いが損なわれません。
さあ、あなたなら何をチタンで作りますか?

金属は強度があり、成形性も良いので、特に骨や関節等、強度が必要な部分は金属で作りたいところですが、当然のことながら体に害があるのであれば使うことができません。多くの金属は汗や体液でイオン化し溶け出して、それがアレルギーを引き起こしたり、ひどい場合には破損に至ることもあります。

しかしチタンは、酸素と結びついて表面に強固な不動態皮膜を瞬時に形成し、何らかの理由でそれが傷ついても不動態皮膜を瞬時に再形成し、溶け出すことがありません。また、何らかの原因でチタンイオンが溶出してしまっても、直ちに酸化してしまい、人体に悪影響を及ぼすことがありません。

つまり、チタンは体内に埋め込めるほど安心な金属だということです。


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体内にチタンがどのように使われるのか

それでは、さらに突っ込んで、骨や関節部分にチタンがどのように使われるかを見てみましょう。

関節リウマチに伴う関節痛や事故等による破損で、人工骨や人工関節を用いざるを得ない場合があります。骨や関節部分は強度が必要なので、ただ安心な素材、というだけでは足りません。そして、強度は、それ自体の強度だけでなく骨との接合部分の強度も考える必要があります。

人工骨や人工関節を用いた場合の、その周囲での骨形成反応は、以下のように分類されます。
①介在性骨形成:人工骨等と骨の境目に、厚い繊維性組織が形成される。
②接触性骨形成:人工骨等に密接して骨形成がなされる。
③結合性骨形成:人工骨等と形成された骨が直接結合する。

チタンは歯の代わりとなるインプラントに実使用されています。チタンは顎骨と結合されるという優れた親和性をもっています。

金属系の人工骨等につき、ステンレス鋼等は介在性骨形成に、チタンは接触性骨形成に分類されます。チタンは光学顕微鏡レベルでは骨組織と密着していますが(osseointegrationといいます)、 電子顕微鏡レベルでは骨との境目に軟組織が存在することが分かっており、金属系材料の中では最も生体適合性に優れているものの、セラミックス系材料のように直接骨と結合しているわけではありません。
よって、10~15年程度で交換が必要でしたが、近年、生体骨との強固な結合性が得られる表面処理が開発され、長期にわたる人工関節等の使用の道が開きました。

チタン多孔体にアルカリ・希塩酸・加熱処理を行うことにより、表面に強固に結合し、網の目状に絡み合ったアナターゼとルチルの層が形成されます。これが体液と反応し、これを覆うようにアパタイトの層を形成します。これは生体骨中の アパタイトと同種のものなので骨と強固に結合し、長期間安定します。

つまり、硬い骨と直接結合し、一体化するのです。
体が仲間と認めたといってよいでしょう。

なお、結合性骨形成をするセラミックス系材料は、人工関節への利用は強度の問題があり、使用されていません。このように体内に埋め込む医療器具であっても、チタンは安心に長期間使用することができます。

アクセサリー等、体に直接つける装身具などでも、もちろんこの効果は期待でき、非常に安心な素材ということができます。特に、ピアスなどは体に穴を開けて使用されるため、安全性が高度に要求されるところです。
指輪やネックレスなど、肌にくっついた状態で使用するものについても、汗でイオン化した金属がアレルギーを引き起こすことがあります。

ちなみに、アレルギーを起こしやすい金属は、水銀、ニッケル、コバルト、錫、パラジウム、クロム、 銅などですが、人によっては他の金属でもアレルギーを引き起こすので注意が必要です。

こういった用途においてもチタンが群を抜いて安心なことは変わりません。

そして、体に安心なチタン製品は、同時に軽い、強い、錆びない、美しいといった他の特性も同時に発揮してくれるのです。

これ、チタンでつくってみたいな、と思ったあなたへ

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