Perspektywy rozwoju detali medycznych materiałów tytanowych.

Wiele materiałów implantacyjnych zostało wykorzystanych w różnych zastosowaniach dentystycznych, w zależności od ich skuteczności i dostępności. Implant dentystyczny musi posiadać wymagane właściwości, takie jak biokompatybilność, odporność na korozję i zużycie, odpowiednie właściwości mechaniczne, osteointegrację itp., aby zapewnić jego bezpieczne i optymalne użytkowanie. W tym przeglądzie analizowano różne aspekty tytanu (Ti) i stopów Ti, w tym właściwości, procesy produkcyjne, modyfikacje powierzchni, zastosowania jako implanty dentystyczne i ograniczenia. Ponadto przedstawia także spojrzenie na najnowsze postępy w materiałach implantologicznych na bazie Ti i futurystyczny rozwój innowacyjnych implantów dentystycznych.

Słowa kluczowe: Implant dentystyczny, Stop tytanu, Modyfikacja powierzchni, Odporność na korozję, Osseointegracja, Biokompatybilność, Działanie antybakteryjne

Od początku lat 80. XX w. znacznie wzrosła ilość tytanu (Ti) i stopów Ti. Stał się bardziej akceptowanym biomateriałem metalicznym ze względu na swoje odrębne właściwości i liczne zastosowania biomedyczne (Özcan i in., 2012; Vizureanu i in., 2020; Takeuchi i in., 2020). W większości przypadków wykorzystuje się biomateriały metaliczne ze względu na ich wysoką nośność i wytrzymałość zmęczeniową, aby wytrzymać działające na nie obciążenia wynikające z regularnych ruchów (Gegner i in., 2014). Tytan został przedstawiony jako jeden z bardziej zachęcających biomateriałów do projektowania ze względu na niski moduł sprężystości, niski ciężar właściwy, niezwykłą odporność na korozję, wyjątkowy stosunek wytrzymałości do masy, dobre właściwości tribologiczne i wyjątkową biokompatybilność (Hatamleh i in., 2018). ; Mutombo, 2018). Stopy tytanu mają wyższą biokompatybilność w zastosowaniach biomedycznych niż jakakolwiek zawartość metali. Jednak ze względu na tendencję do osteogenezy klasyfikuje się je jako materiały bioobojętne w porównaniu z bioceramiką, taką jak tlenek cyrkonu, tlenek glinu, hydroksyapatyt i ich kombinacje (Niinomi i in., 2008; Hoque i in., 2013, 2014; Ragurajan i in., 2018 ; Golieskardi i in., 2019). Obecna stomatologia ma na celu przywrócenie pacjentowi normalnego funkcjonowania, zdrowia, estetyki i mowy, niezależnie od uszkodzenia, zaniku lub choroby układu stomatognatycznego. W rezultacie protetyka w stomatologii jest jedną z dobrych opcji dla osób, które zwykle mają nieodpowiedni stan zdrowia jamy ustnej, ale utraciły zęby z powodu choroby przyzębia, urazu lub z innych powodów (Oshida i in., 2010; Golieskardi i in. , 2020). Wiele implantów o różnych konstrukcjach jest obecnie wykonanych z czystego tytanu i jego stopów.

Do tej pory więcej implantów metalowych wytwarzano tradycyjnymi metodami, takimi jak walcowanie na gorąco, odlewanie metodą traconego wosku, kucie i obróbka skrawaniem. Stosowane są jednak również liczne zaawansowane metody produkcyjne, ponieważ podobnymi metodami nie można efektywnie przetworzyć wszystkich stopów implantów w ostateczną postać (Trevisan i in., 2017). W porównaniu z tradycyjnymi odlewami dentystycznymi, protezy tytanowe można lepiej wykonać przy użyciu CAD/CAM (projektowanie wspomagane komputerowo i produkcja wspomagana komputerowo) (Ohkubo i in., 2008). Obecnie innowacyjna technika, druk 3D/wytwarzanie przyrostowe (AM), jest dostosowana do szybkiego wytwarzania implantów dentystycznych z wykorzystaniem projektowania wspomaganego komputerowo (Mohd i Abid, 2019). Druk 3D/AM wykazał rozdzielczość w mikroskali przy wytwarzaniu implantów ze względu na niejasną wydajność tego procesu, ale potencjalne podejście do wytwarzania implantów dentystycznych (Thaisa i Andréa, 2019).

Uwalnianie jonów metali powoduje problemy biologiczne związane z korozją, takie jak toksyczność, rakotwórczość i nadwrażliwość. Wypływ elementów metalowych z materiału implantu do różnych narządów ciała i tkanek wokół implantu spowodowany był biokorozją, tribokorozją i ich kombinacją, co jest naturalnym zjawiskiem w jamie ustnej (Barão i in., 2021). Chociaż istnieją biofilmy lub wysokie stężenia fluoru, efekt ten jest wzmocniony. Obecność cząstek metalicznych aktywuje limfocyty T, neutrofile i makrofagi, zwiększając produkcję cytokin i proteaz metalicznych. Ponadto cząstki wanadu, aluminium i Ti–6Al–4V są toksyczne i mutagenne, powodując chorobę Alzheimera, osteomalację i problemy neurologiczne (Kirmanidou i in., 2016). Ti i stopy Ti mają godne uwagi zastosowania w ortopedii i stomatologii. Dlatego codziennie na rynek wprowadzanych jest wiele implantów. Przegląd ten ma na celu ustalenie, dlaczego i w jaki sposób nastąpił znaczny postęp w tym materiale, zwłaszcza w zakresie CAD/CAM. Niezbędne jest zbadanie interakcji Ti ze środowiskiem biologicznym, aby zdecydować, jakie cechy sprawiają, że ten materiał i jego stopy są atrakcyjne jako materiał do leczenia ortodontycznego.

Druk 3D (3DP) to nowa technologia implantów dentystycznych, która pozwala przezwyciężyć wiele problemów stomatologicznych, w tym diastemę, uszkodzenie korony i utratę zębów, ponieważ odgrywa kluczową rolę w stomatologii zapobiegawczej/odtwórczej. 3DP może zapewnić ścisłą kontrolę (i) wielu składów, (ii) mikrostruktury, (iii) właściwości mechanicznych oraz (iv) biologicznych metod mocowania tkanek i narządów za pomocą implantów. Rzeczywiście skupia się na wyjątkowym zastosowaniu w stomatologii implantów i odbudów ze względu na znaczenie 3DP za pośrednictwem CAD/CAM w produkcji i implantacji. Jest prawdopodobne, że materiał Ti o pożądanych właściwościach leczenia zniekształceń zębów zwiększa prędkość przy mniejszym wysiłku (Gagg i in., 2013; Unnikrushnan i in., 2021).

Celem tego badania jest opisanie różnych zastosowań tytanu i jego stopów w stomatologii, wraz z jego historycznym rozwojem, procedurami produkcyjnymi i technikami modyfikacji powierzchni. W tym przeglądzie skrócono różne właściwości mechaniczne i fizjologiczne stopów Ti. Omówiono także dobre i przyszłe perspektywy jego wykorzystania, co zapewni przegląd przyszłym producentom, badaczom i pracownikom akademickim.