Титан досить інертний, щоб не взаємодіяти з живими тканинами і не окислюватися в організмі, але іноді йому не вистачає міцності. У середньому титанові протези треба замінювати кожні 10 років. Втім, у клініці доктора Марка Шурца (Австрія), де ви зможете замовити операцію заміна колінного сустава з використанням найкращих на сьогоднішній день імплантантів, цей термін може бути продовжено і до 15 років.
Тому перед вченими давно стояло завдання знайти інший, більш міцний і в той же час біосумісний матеріал.
Попередні експерименти зі сплавами титану з сріблом і міддю показували непогані результати, проте дослідники припустили, якщо використовувати в сплаві метал, за властивостями подібний з міддю або сріблом, але при цьому з більшою атомною масою, сплав виявиться міцніше. Вибір зупинили на золоті: воно давно застосовується в протезуванні.
Професора Емілію Моросан (Emilia Morosan) з університету Райса в Х’юстоні (Техас), яка спеціалізується на розробці і синтезі сполук з екзотичними електронними та магнітними властивостями, зацікавила пара титан-золото, яка досі була слабо досліджена. Після численних експериментів, на даний момент встановлено, що одним з найбільш міцних зразків, являє собою високо температурний сплав з трьох частин титану і однієї частини золота.
Під впливом високих температур, вчені експериментальним шляхом при пропорції 3 до 1 несподівано отримали практично чисту кристалічну форму бета-версії сплаву - кристалічної структури, яка в чотири рази міцніше титану.
Для біомедичних імплантатів, найважливішими є два основних чинника біосумісність і зносостійкість. Так як титан і золото самі по собі є одними з найбільш біосумісних металів і часто використовуються в якості медичних імплантатів.
Зносостійкість і твердість Ti3Au в 4 рази перевершила характеристики чистого титану. Емілія Моросан повідомила, що в результаті вийшов метал вчетверо більш міцний, ніж ті, що зараз використовуються у виробництві протезів. При цьому з’являється можливість вдвічі знизити кількість металу імплантату при тій же вазі, збільшивши міцність двоє.
Зробити Ti3Au дуже легким і дешевим не вийде, так як питома вага золота у чотири рази більше, ніж у титану. Але через міцність в цілому на виготовлення протезів потрібно в рази менше металу Ti3Au, ніж у випадку з чистим титаном.