Перспективы развития титановых материалов медицинского назначения.

Многие материалы для имплантатов использовались в различных стоматологических целях в зависимости от их эффективности и доступности. Зубной имплантат должен обладать необходимыми характеристиками, такими как биосовместимость, устойчивость к коррозии и износу, адекватные механические свойства, остеоинтеграция и т. д., чтобы обеспечить его безопасное и оптимальное использование. В этом обзоре анализируются различные аспекты титана (Ti) и титановых сплавов, включая свойства, производственные процессы, модификации поверхности, применение в качестве зубных имплантатов и ограничения. Кроме того, в нем также представлен обзор последних достижений в области материалов для имплантатов на основе Ti и футуристической разработки инновационных зубных имплантатов.

Ключевые слова: зубной имплантат, титановый сплав, модификация поверхности, коррозионная стойкость, остеоинтеграция, биосовместимость, антибактериальная активность.

Производство титана (Ti) и титановых сплавов значительно возросло с начала 1980-х годов. Он стал более распространенным металлическим биоматериалом благодаря своим отличительным свойствам и многочисленным биомедицинским применениям (Озкан и др., 2012; Визуреану и др., 2020; Такеучи и др., 2020). В большинстве случаев металлические биоматериалы используются из-за их высокой несущей способности и усталостной прочности для выдерживания воздействующих на них нагрузок при регулярных движениях (Gegner et al., 2014). Титан был представлен как один из наиболее обнадеживающих биоматериалов для проектирования благодаря его низкому модулю упругости, малому удельному весу, исключительной стойкости к коррозии, выдающемуся соотношению прочности к весу, хорошим трибологическим свойствам и исключительной биосовместимости (Hatamleh et al., 2018). ; Мутомбо, 2018). Титановые сплавы обладают более высокой биосовместимостью для биомедицинских применений, чем любые металлические компоненты. Однако из-за тенденции остеогенеза их классифицируют как биоинертные материалы по сравнению с биокерамикой, такой как диоксид циркония, оксид алюминия, гидроксиапатит и их комбинации (Niinomi et al., 2008; Hoque et al., 2013, 2014; Ragurajan et al., 2018). Голиескарди и др., 2019). Целью современной стоматологии является восстановление пациента к обычному назначению, здоровью, эстетике и речи независимо от травмы, атрофии или заболевания стоматогнатической системы. В результате протезирование в стоматологии является одним из хороших вариантов для людей, которые обычно имеют плохое здоровье полости рта, но потеряли зубы из-за заболеваний пародонта, травмы или по каким-либо другим причинам (Oshida et al., 2010; Golieskardi et al. , 2020). Многие имплантаты различных конструкций сейчас изготавливаются из чистого титана и его сплавов.

До сих пор большее количество металлических имплантатов производилось с использованием традиционных методов, таких как горячая прокатка, литье по выплавляемым моделям, ковка и механическая обработка. Однако также используются многочисленные передовые производственные подходы, поскольку все сплавы имплантатов не могут быть эффективно обработаны до конечной формы одним и тем же методом (Trevisan et al., 2017). По сравнению с традиционным литьем зубов, титановые протезы лучше изготавливать с использованием CAD/CAM (компьютерное проектирование и автоматизированное производство) (Ohkubo et al., 2008). В настоящее время инновационная технология 3D-печати/аддитивного производства (AM) адаптирована для быстрого изготовления зубных имплантатов с использованием компьютерного проектирования (Mohd and Abid, 2019). 3D-печать/АМ продемонстрировала микромасштабное разрешение для изготовления имплантатов из-за неясной эффективности этого процесса, но является потенциальным подходом для производства зубных имплантатов (Таиса и Андреа, 2019).

Высвобождение ионов металлов вызывает биологические проблемы, связанные с коррозией, такие как токсичность, канцерогенность и гиперчувствительность. Выброс металлических элементов из материала имплантата в различные органы тела и ткани вокруг имплантата был вызван биокоррозией, трибокоррозией и их комбинацией, что является естественным явлением в условиях полости рта (Barão et al., 2021). Хотя существуют биопленки или высокие концентрации фторида, этот эффект усиливается. Присутствие металлических частиц активирует Т-лимфоциты, нейтрофилы и макрофаги, увеличивая выработку цитокинов и металлических протеаз. Кроме того, частицы ванадия, алюминия и Ti–6Al–4V токсичны и мутагены, вызывая болезнь Альцгеймера, остеомаляцию и неврологические проблемы (Kirmanidou et al., 2016). Титан и его сплавы находят заслуживающее внимания применение в ортопедии и стоматологии. Таким образом, на рынок ежедневно выводится множество имплантатов. Целью этого обзора является определение того, почему и как этот материал значительно продвинулся вперед, особенно CAD/CAM. Очень важно изучить взаимодействие Ti с биологической средой, чтобы решить, какие характеристики делают этот материал и его сплавы привлекательными в качестве материала для ортодонтического лечения.

3D-печать (3DP) — это новая технология для зубных имплантатов, позволяющая преодолеть многочисленные стоматологические трудности, включая диастему, повреждение коронки и потерю зубов, поскольку она играет жизненно важную роль в профилактической/восстановительной стоматологии. 3DP может обеспечить тщательный контроль (i) нескольких составов, (ii) микроструктуры, (iii) механических свойств и (iv) биологических методов прикрепления тканей и органов с помощью имплантатов. Действительно, в нем основное внимание уделяется исключительному использованию в стоматологии имплантатов и реставраций из-за важности 3DP через CAD/CAM для производства и имплантации. Вполне вероятно, что материал Ti с желаемыми характеристиками для лечения зубных деформаций увеличивает скорость с меньшими усилиями (Gagg et al., 2013; Unnikrushnan et al., 2021).

Целью данного исследования является описание различных применений титана и его сплавов в стоматологии, а также его исторического развития, производственных процедур и методов модификации поверхности. В обзоре кратко рассмотрены различные механические и физиологические свойства титановых сплавов. В нем также обсуждаются хорошие и будущие перспективы его использования, что предоставит обзор будущим производителям, исследователям и академикам.