Opis ogólny
Komercyjnie czysty tytan (CPTI) i Titanium -6 al -4 V, oba stopy są biokompatybilne i mogą ulegać oseointegracji w kontakcie z kością i tkanką dziąseł i są bardzo satysfakcjonującymi materiałami w stomentizacji.
Skład i właściwości stopów tytanowych stosowane jako implanty
Tytan klasy 5 jest szeroko stosowany w ortopedii. Wynika to z jego lepszej siły i modułu Low Younga. Można go jednak również stosować w stomatologii, a użycie tego stopu wykazano, że jest biologicznie dopuszczalne. Jednak stop ten uwalnia aluminium i wanad, z których oba mogą powodować problemy biologiczne. Aluminium zakłóca mineralizację kości, prowadząc do defektów strukturalnych, podczas gdy wanad jest cytotoksyczny i może powodować reakcje typu IV (alergiczne). Aby mieć te działania niepożądane, obie substancje muszą być obecne w rozsądnych stężeniach w tkance, a stężenia uwalniane z tego stopu są znacznie poniżej tych wymaganych do wywołania toksycznych efektów. Wydanie jest również poniżej średniej absorpcji żywieniowej tych jonów. Badania wykazały zadowalającą integrację kości z tym stopem, szczególnie po obróbce w celu wzmocnienia warstwy tlenku powierzchniowego.
Projekt nowoczesnych implantów zazwyczaj obejmuje nitkę, która zawiera element stopu metalowego w kości żuchwy lub szczęki. Gładka porcja metalowa przechodzi przez tkankę miękką dziąseł i wspiera sztuczny ząb, który zwykle jest wykonany z materiału ceramicznego. Częściowo z powodu tego projektu należy zachować ostrożność przy wyborze pacjentów w celu otrzymania implantów.
Tytan to metal przejściowy, który jest w stanie tworzyć solidne roztwory z elementami o podobnej wielkości atomowej. W stanie stałym poniżej 882,5 stopnia tytan ma sześciokątną, bliską geometrię znaną jako struktura alfa. Powyżej tej temperatury stały tytan przekształca się w geometrię sześcienną skoncentrowaną na ciele znaną jako struktura beta, aż stopi się w 1688 stopniach. W stopach tytan występuje w różnych formach i może być czysty alfa lub czystą wersję beta lub kombinacją obu. Elementy stopowe tytanu są alfa stabilizatorami, takimi jak stabilizatory aluminium lub beta, takie jak wanad, żelazo, nikiel i kobalt. Tlen to stabilizator alfa. Istnieją również niektóre elementy metaliczne, takie jak cyrkon, które nie mają wpływu na stabilność żadnej fazy.
Podczas tworzenia implantów preferowane są stopy tytanu, które są w pełni lub głównie alfa ze względu na ich doskonały odporność na korozję. Warunki przetwarzania są wybierane w celu sprzyjania mikrostrukturze alfa, która również wpływa na właściwości mechaniczne (wytrzymałość, ciągliwość, odporność na zmęczenie i wytrzymałość pęknięć).
Chemia powierzchni
Dwa główne stopy używane do tworzenia implanowanych urządzeń, komercyjnie czysty tytan (CPTI) i tytan -6 A 1-4 V, mają powierzchnie złożone przede wszystkim z tiO2 tlenku. Warstwa tlenku ma grubość nanometrów 4-6 i zawiera grupy hydroksylowe oprócz tlenków. Dokładny skład powierzchni jest ważny w promowaniu adhezji osteoblastów, a warstwa tlenku ma zwykle korzystne właściwości biologiczne.
Implanty tytanowe są często modyfikowane na powierzchni po początkowej produkcji, aby zapewnić jednolite utlenianie i usunąć wszelkie zanieczyszczenia. Zmodyfikowana powierzchnia ma lepsze właściwości biologiczne, promując procesy przyczepności i proliferacji komórek, które pomagają w integracji kości.
Powierzchnia stopu ti -6 A 1-4 V zawiera aluminium i wanad. Wykończenie powierzchni i chropowatość są również ważnymi cechami implantów tytanowych, ponieważ wpływają na jakość interakcji z kością.
Zachowanie korozji jest jednym z najważniejszych czynników wpływających na biokompatybilność implantów metali. Wynika to z faktu, że jony metali uwalniane przez korozję mogą powodować różne działania niepożądane. Mogą one wpływać na tkankę otaczającą implant, ale także całe ciało, w którym mogą wystąpić reakcje alergiczne.
Strefa interfejsu między implantem tytanowym a żywą kością ma kluczowe znaczenie dla rozwoju osseointegracji. Ta strefa jest bardzo cienka (20-50 nanometry) i jest tam, gdzie komórki kostne uwalniają czynniki wzrostu, inicjując etapy tworzenia kości. Pierwszym krokiem jest odkładanie białek z osocza na warstwę tlenku powierzchniowego. Następnie następuje tworzenie matrycy fibryny, struktury, która działa jak rusztowanie osteoblastów (komórki tworzące kości). Obsługiwane w ten sposób osteoblasty kładą kość, która rozszerza się w celu wypełnienia strefy interfejsu, pozwalając jej rosnąć na powierzchni implantu, umożliwiając w ten sposób implant na osseointegrate. Ważnym aspektem prawidłowego Osseointegracji jest to, że w przeciwieństwie do włóknistej kapsułki implant jest mocno ustalony, co w stomatologii zapewnia bezpieczną kotwicę dla urządzenia odbudowującego.
Warstwa tlenku na powierzchni odgrywa ważną rolę w powodzenia osseointegracji. Grubsza i szorstka warstwa tlenku promuje niezawodną i szybką osseointegrację, przynajmniej w krótkim okresie. Warstwa tlenku ma również wpływ na pasywację metalu, hamując w ten sposób korozję i minimalizując uwalnianie jonów tytanu.
;
Titanium stop ti -6 al -4 v
Powszechnie używany stop ti -6 al -4 V ma doskonałe właściwości do użycia jako implanty dentystyczne. Jednak wyniki badań in vitro zazwyczaj uważają TI -6 al -4 v jako lepszy. Oba stopy mogą osseointegrować i są wysoce biokompatybilne z kościami i tkankami doustnymi. Wykazują one minimalną korozję i mają niewiele działań ogólnoustrojowych u niewielkiej liczby pacjentów. Z biomechanicznego punktu widzenia są one odpowiednie do celu i mają wysokie wskaźniki przeżycia klinicznego po wielu latach użytkowania.
Titanium stop ti -6 al -4 v-eli
Ti -6 al -4 V-ELI okazał się nie-cytotoksyczny w porównaniu z czystym tytanem. Wykazano również, że inne elementy stopowe są akceptowalne i nie stwierdzono, że znacznie zwiększają cytotoksyczność.
Titanium stop ti -6 al -7 nb
Ti -6 al -7 nb, ma dobre właściwości mechaniczne. Ich twardość, granica plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie zwykle przekraczają wytrzymałość CPTI. Ludzkie fibroblasty w stopach Ti-NB rosną wolniej i w mniejszym stopniu.
Ti -6 Al -7 NB to stop tytanowego-niobium, który był szeroko badany pod kątem aplikacji kontaktowych kostnych. W szczególności jest coraz częściej stosowany w produkcji implantów dentystycznych. Jest to stop alfa-beta, który został pierwotnie opracowany dla ortopedii i ma doskonałe właściwości mechaniczne w porównaniu do CPTI. Jest również odporny na korozję, a gdy występuje korozja, jego właściwości biologiczne są dopuszczalne, głównie z powodu braku wanadu.
Ti -6 al -7 NB jest podobny do CPTI, z ludzkimi fibroblastami dziąseł, przestrzegając, rozprzestrzeniają się i proliferujące do podobnych stopni na obu stopach. Wykazano, że krótkoterminowa implantacja Ti -6 Al -7 NB indukuje przejściową odpowiedź zapalną podobną do CPTI, a następnie bardzo zadowalające wyniki biologiczne. Wysoka odporność na korozję i dobra stabilność. Gdy ti -6 al -7 nb jest przygotowany jako odlew, wytrzymałość mechaniczna i odporność na zużycie są również dobre, co potwierdza perspektywy tego stopu do użycia jako prąd.
