İmplant ister kalçanın ister dizin yerini alsın, titanyum aparatın hastanın doğal kemik dokusuyla buluştuğu yerde belirgin bir sınır vardır. Bakteriler bu ara yüzeyde implantın yüzeyini kolonize ederse, kemik/implant bağlantısının başarısız olmasına neden olacak bir enfeksiyon meydana gelebilir. Bu gerçekleştiğinde, ikinci bir ameliyat gerekecektir.
Bir başka potansiyel sorun da implantlar için en sık kullanılan titanyum türü olan Ti-6Al-4V'nin kemikten daha sert olmasından kaynaklanmaktadır. Bu, implantın bağlı olduğu kemik kadar esnemeyeceği ve stresi ikisi arasındaki arayüzde yoğunlaştıracağı anlamına gelir. Bu durum sadece bağlantının zamanla bozulmasına neden olmakla kalmaz, aynı zamanda hasta için bir ağrı kaynağı da olabilir.
Avustralya'nın Flinders Üniversitesi'nden bilim insanları, bu iki sorunu da ele almak amacıyla kısa süre önce Ti-6Al-4V'ye galyum (Ga) ekledi. Bu metalin antibakteriyel niteliklere sahip olduğu bilinmekle kalmıyor, aynı zamanda titanyumdan (Ti) daha esnek.
Ancak araştırmacılar sadece biraz galyum eklemişlerdir. Oluşturdukları Ti/Ga alaşımlarından biri ağırlıkça sadece %3 galyum içerirken, diğeri sadece %5 galyum içeriyordu. Çalışmanın amaçları doğrultusunda, örnekler implant değil çubuk şeklini aldı.
Pseudomonas aeruginosa bakterisine (sıklıkla implantları enfekte eden) maruz bırakıldığında, iki yeni alaşımın altı saatlik bir süre içinde mikropların sırasıyla %90'ını (+/-%5) ve %95'ini (+/-%3) yok ettiği görülmüştür. Buna karşılık, Ti-6Al-4V titanyum kontrol örneği sadece %3'ünü (+/-%2) öldürmüştür.
Daha da önemlisi, iki Ti/Ga alaşımının antibakteriyel etkisi ilk altı saatlik "öldürme sürecinden" sonra da devam etti ve 24 saatlik bir süre boyunca insan hücrelerine hiçbir zararlı etkisi gözlenmedi.
Dahası, alaşımlar mukavemet açısından test edildiğinde, %3 Ga versiyonu Ti-6Al-4V'den %37 daha az Young modülü sergilerken, %5 Ga versiyonu %44 daha az Young modülü sergilemiştir. Young modülü, bir malzemenin bükülmesinin ne kadar kolay olduğunun bir ölçüsüdür.
Bununla birlikte, iki yeni alaşım zayıf değildir. Yüzey deformasyonuna dayanma kabiliyetleri olan sertlikleri, Ti-6Al-4V'ninkinin biraz gerisinde kalıyor. Ek araştırmalar sertliklerini daha da artırabilir.
Malzeme Mühendisliği mezunu Rhianna McHendrie ile birlikte çalışmayı yöneten Dr. Reza Hashemi, "Bu çalışmadaki alaşımlar çok umut verici sonuçlar gösterdi ve ortopedik implantlardaki bileşenleri iyileştirmeye yönelik devam eden çabaların bir parçası" diyor. "Mevcut protezlerle karşılaştırıldığında, galyum ilavesi, hasta sonuçlarını iyileştirmek için antibakteriyel özelliklere sahip üstün bir malzeme üretirken, potansiyel ağrı, tıbbi komplikasyonlar ve uzun vadeli implant başarısızlığını azaltıyor."
Çalışmayla ilgili bir makale kısa süre önce Journal of Functional Biomaterials dergisinde yayımlandı.