Az orvosi titán anyagok fejlesztési kilátásai.

Hatékonyságuktól és elérhetőségüktől függően számos implantátum anyagot használtak különböző fogászati ​​alkalmazásokban. A fogászati ​​implantátumnak rendelkeznie kell a szükséges jellemzőkkel, úgymint biokompatibilitás, korrózió- és kopásállóság, megfelelő mechanikai tulajdonságok, csontosodás stb., hogy biztosítsa biztonságos és optimális használatát. Ez az áttekintés a titán (Ti) és Ti ötvözetek különféle szempontjait elemzi, beleértve a tulajdonságokat, a gyártási folyamatokat, a felületi módosításokat, a fogászati ​​implantátumok alkalmazását és a korlátokat. Ezen túlmenően bemutatja a Ti-alapú implantátumanyagok közelmúltbeli fejlődését és az innovatív fogászati ​​implantátumok futurisztikus fejlődését.

Kulcsszavak: Fogászati ​​implantátum, Titánötvözet, Felületmódosítás, Korrózióállóság, Osseointegráció, Biokompatibilitás, Antibakteriális aktivitás

A titán (Ti) és a Ti ötvözetek nagymértékben megnövekedtek az 1980-as évek eleje óta. Különleges tulajdonságai és számos orvosbiológiai felhasználása miatt az elfogadottabb fémes bioanyag lett (Özcan et al., 2012; Vizureanu et al., 2020; Takeuchi et al., 2020). A fémes bioanyagokat legtöbbször nagy teherbíró képességük és kifáradási szilárdságuk miatt hasznosítják, hogy elviseljék a rendszeres mozgások rájuk ható terheléseit (Gegner et al., 2014). A titánt az egyik legbátorítóbb tervezési bioanyagként mutatták be alacsony rugalmassági modulusa, alacsony fajsúlya, rendkívüli korrózióállósága, kiemelkedő szilárdság/tömeg aránya, jó tribológiai tulajdonságai és kivételes biokompatibilitása miatt (Hatamleh et al., 2018). Mutombo, 2018). A titánötvözetek nagyobb biológiai kompatibilitást mutatnak az orvosbiológiai alkalmazásokhoz, mint bármely fémtartalom. Az oszteogenezis tendenciája miatt azonban bioinert anyagoknak minősülnek a biokerámiákkal, például cirkónium-oxiddal, alumínium-oxiddal, hidroxiapatittal és kombinációkkal összehasonlítva (Niinomi et al., 2008; Hoque és mtsai, 2013, 2014; Ragurajan et al., 2018). Golieskardi et al., 2019). A jelenlegi fogászat célja, hogy a pácienst visszaállítsa a szokásos célhoz, egészségi állapotához, esztétikai és beszédmódjához, függetlenül a sztómatognatikus rendszer sérülésétől, sorvadásától vagy betegségétől. Ennek eredményeként a protézis a fogászatban az egyik jó lehetőség azoknak a személyeknek, akiknek általában nem megfelelő szájhigiénéjük van, de fogágybetegség, sérülés vagy egyéb ok miatt elvesztették fogukat (Oshida et al., 2010; Golieskardi et al. , 2020). Manapság sokféle implantátum készül tiszta titánból és ötvözeteiből.

Eddig több fém implantátumot gyártottak hagyományos módszerekkel, például meleghengerléssel, öntéssel, kovácsolással és megmunkálással. Ugyanakkor számos fejlett gyártási megközelítést is alkalmaznak, mivel az összes implantátumötvözet nem kezelhető hatékonyan végső formába hasonló módszerrel (Trevisan et al., 2017). A hagyományos fogászati ​​öntéshez képest a titán protézisek jobban elkészíthetők CAD/CAM (számítógépes tervezés és számítógéppel segített gyártás) alkalmazásával (Ohkubo et al., 2008). Napjainkban egy innovatív technikát, a 3D nyomtatást/Additív Manufacturing (AM) személyre szabott fogászati ​​implantátumok gyors, számítógépes tervezést alkalmazó gyártására (Mohd és Abid, 2019). A 3D nyomtatás/AM bizonyította a mikroméretű felbontást az implantátumok gyártásához, mivel ennek a folyamatnak a hatékonysága nem tisztázott, de egy lehetséges megközelítés a fogászati ​​implantátumok gyártásához (Thaisa és Andréa, 2019).

A fémionok felszabadulása korrózióval kapcsolatos biológiai problémákat okoz, például toxicitást, rákkeltő hatást és túlérzékenységet. A fémelemek kiürülését az implantátum anyagából a különböző testszervekbe és az implantátum körüli szövetekbe a biokorrózió, a tribokorrózió és ezek kombinációja okozta, amely természetes előfordulás az orális környezetben (Barão et al., 2021). Míg léteznek biofilmek vagy magas fluoridkoncentráció, ez a hatás felerősödik. A fémrészecskék jelenléte aktiválja a T-limfocitákat, neutrofileket és makrofágokat, fokozza a citokinek és fémproteázok termelését. Ezenkívül a vanádium, az alumínium és a Ti–6Al–4V részecskék mérgezőek és mutagén hatásúak, Alzheimer-kórt, oszteomaláciát és neurológiai problémákat okoznak (Kirmanidou et al., 2016). A Ti és Ti ötvözetek figyelemre méltó alkalmazások az ortopédia és a fogászat területén. Ezért naponta sok implantátum kerül a piacra. Ennek az áttekintésnek az a célja, hogy meghatározza, miért és hogyan fejlődött jelentős mértékben ez az anyag, különösen a CAD/CAM. Alapvető fontosságú a Ti és a biológiai környezet kölcsönhatásának tanulmányozása, hogy eldöntsük, milyen tulajdonságok teszik vonzóvá ezt az anyagot és ötvözeteit fogszabályozó kezelési anyagként.

A 3D nyomtatás (3DP) a fogászati ​​implantátumok feltörekvő technológiája, amely számos fogászati ​​nehézséget leküzd, beleértve a diasztémát, a koronakárosodást és a fogvesztést, mivel létfontosságú szerepet játszik a megelőző/helyreállító fogászatban. A 3DP szorosan szabályozhatja (i) többféle összetételt, (ii) mikrostruktúrát, (iii) mechanikai tulajdonságokat és (iv) az implantátumokhoz kapcsolódó szövetek és szervek biológiai módszereit. Valójában a fogászatban az implantációs és restaurációs alkalmazások kivételes tulajdonságaira összpontosít, mivel a CAD/CAM-en keresztüli 3DP jelentősége van a gyártásban és a beültetésben. Valószínű, hogy a fogtorzulások gyógyítására kívánt tulajdonságokkal rendelkező Ti anyag kisebb erőfeszítéssel növeli a sebességet (Gagg et al., 2013; Unnikrushnan et al., 2021).

Ennek a tanulmánynak a célja a titán és ötvözeteinek fogászatban való különböző felhasználási módjainak leírása, történeti fejlődésével, gyártási eljárásaival és felületmódosítási technikáival együtt. Ebben az áttekintésben a Ti ötvözetek különféle mechanikai és fiziológiai tulajdonságait ismertetjük. Megvitatja a felhasználás jó és jövőbeli perspektíváit is, amely áttekintést nyújt a jövőbeli gyártók, kutatók és akadémikusok számára.