Nhờ đặc tính chống ăn mòn tốt và chịu nhiệt cao đồng thời tương thích sinh học tốt, hợp kim titan đã được ứng dụng rộng rãi trong y tế để làm các bộ phận giả, dụng cụ cố định, thay thế các cơ quan bên trong cơ thể, đặc biệt là xương. Hợp kim titan y sinh đã được các nhà khoa học thuộc Viện Công nghệ, Bộ Công Thương nghiên cứu chế tạo thành công. Nhu cầu sử dụng vật liệu hợp kim titan y sinh ở nước ta ngày một lớn. Hàng năm, cả nước có tới hàng chục nghìn trường hợp cần nẹp xương, làm hàm, trồng răng, làm van tim, đặt sten thông mạch máu… Tuy nhiên tất cả các loại vật liệu hợp kim titan dùng trong y sinh đều phải nhập ngoại với giá thành cao, chủ yếu do không có thiết bị và công nghệ chế tạo.

Từ thực tế trên, Viện Công nghệ - Tổng Công ty Máy động lực và Máy nông nghiệp Việt Nam - CTCP, Bộ Công Thương đã thực hiện đề tài cấp Nhà nước “Nghiên cứu chế tạo hợp kim titan y sinh cấy ghép trong cơ thể người”. Tiến sĩ Nguyễn Tiến Tài - Chủ nhiệm đề tài và các cộng sự đã nghiên cứu, xây dựng và hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo hợp kim titan y sinh, chế tạo mẫu thử nghiệm hợp kim titan y sinh. Kiểm tra cơ lý tính của sản phẩm trước và sau khi nhiệt luyện chân không. Đồng thời kiểm tra tổ chức kim tương hợp kim titan mẫu đúc, sau khi nhiệt luyện chân không và thấm Nitơ plasma và đánh giá sinh học thiết bị y tế theo tiêu chuẩn Việt Nam.

Các nhà khoa học của Viện Công nghệ đã chế tạo thành công hợp kim titan y sinh Ti-6Al-7Nb, Ti-5Al-2,5Fe bằng lò cảm ứng chân không VIM02 với chế độ: Độ chân không là 5.10-2 mbar, áp suất cân bằng bởi khí Ar là 700 mbar, sử dụng nồi ZrO2 do nhóm nghiên cứu chế tạo. Mẫu sau khi nấu luyện được đem đi phân tích thành phần hóa học và tạp chất khí. Phôi đúc sau khi gia công bóc vỏ được chuyển sang nguyên công rèn dập tạo hình ở nhiệt độ 1000-1200 độ C với lực dập 100 tấn. Phôi sau dập sau đó được gia công hoàn thiện và tiến hành nhiệt luyện chân không đạt tổ chức chứa pha α và β có dạng đặc trục với độ cứng đạt khoảng 32-34 HRC và mô đun đàn hồi khoảng 97-106 MPa. Kết quả phân tích vật liệu đều đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn ISO 5832-10 và ISO 5832-11. Đánh giá khả năng chịu ăn mòn của các hợp kim Ti-6Al-7Nb và Ti-5Al-2,5Fe trong dung dịch huyết tương nhân tạo được nghiên cứu bằng các phương pháp điện hóa: đo thế mạch hở - OCP, đo phân cực anốt và phân cực điện thế tĩnh, đo phân cực I-E; phương pháp thử nhúng. Kết quả thu được cho thấy 2 loại vật liệu này đều thụ động về hóa học trong môi trường huyết tương nhân tạo. Đối với thí nghiệm thử nhúng, hàm lượng kim loại thôi ra dung dịch đều nằm dưới giới hạn cho phép.

Mẫu vật liệu sau đó được cấy thử nghiệm trên động vật (chó và thỏ) đã được tiến hành đánh giá về thử nghiệm độc tính tế bào (cytotoxicity), độc tính gen (genotoxicity), thử nghiệm nhiễm độc cấp và bán cấp, thử nghiệm tính phù hợp mô và khả năng cấy ghép (histocompatibility và implantation) theo tiêu chuẩn ISO - 10993 với thời gian tiếp xúc trên 30 ngày. Kết quả thử nghiệm đều cho thấy vật liệu đều đạt tiêu chuẩn cho thấy tế bào phát triển bình thường bên cạnh mảnh vật liệu cấy ghép với tỷ lệ bao phủ trên diện tích vi trường quan sát sau 72 giờ lên đến 4/5, hình ảnh kết quả phân tích cho thấy không có sự khác biệt đáng kể về gen của tế bào tiếp xúc với vật liệu thử và vật liệu chứng.

Từ kết quả khi thử nghiệm trên động vật, các nhà khoa học đã phối hợp với Bệnh viện Xanh Pôn và Bệnh viện đại học Y Hà Nội tiến hành thử nghiệm lâm sàng trên người giai đoạn 1 với 28 bệnh nhân tại hai bệnh viện trên. Kết quả bước đầu đánh giá thử nghiệm lâm sàng cho thấy, tất cả bệnh nhân ổn định, ra viện đúng thời gian, xương cố định tốt, không di lệch, mô mềm không viêm nhiễm. Không có nẹp, vít nào bị hư hỏng, gãy phải tháo bỏ. Không có trường hợp nào thải loại, phải tháo bỏ nẹp, xương cố định tốt, can xương tốt. Không gây độc cho tế bào, gen. Không biến đổi các chỉ số sinh hóa, huyết học, chức năng gan. Không thay đổi cấu trúc mô tại vùng đặt nẹp vít.

Hiện nay các nhà khoa học đã làm chủ công nghệ gia công chế tạo các sản phẩm bằng hợp kim titan. Về sản phẩm thì chỉ đang dừng lại ở các sản phẩm đơn lẻ như nẹp, vít. Hướng tới sẽ chế tạo miếng ghép hộp sọ, khớp, chân răng, Implant.

NASATI