Общее описание
Коммерчески чистый титан (CPTI) и титан -6 al -4 V, оба сплава являются биосовместимыми и могут подвергаться остеоинтеграции при контакте с тканью кости и десны и являются очень удовлетворительными материалами в стоматологии.
Состав и свойства титановых сплавов, используемых в качестве имплантатов
Титан 5 класса широко используется в ортопедии. Это связано с его превосходной силой и низким модулем Янга. Тем не менее, его также можно использовать в стоматологии, и использование этого сплава было показано, что биологически приемлемо. Тем не менее, этот сплав выпускает алюминий и ванадий, оба из которых могут вызвать биологические проблемы. Алюминий мешает минерализации кости, что приводит к структурным дефектам, в то время как ванадий является цитотоксичным и может вызвать реакции типа IV (аллергический). Чтобы иметь эти побочные эффекты, оба вещества должны присутствовать в разумных концентрациях в ткани, а концентрации, высвобождаемые из этого сплава, намного ниже, которые необходимы для обеспечения токсических эффектов. Выпуск также ниже среднего поглощения питания этих ионов. Исследования показали удовлетворительную кости интеграцию с этим сплавом, особенно после обработки, чтобы укрепить слой оксида поверхности.
Дизайн современных имплантатов обычно включает в себя нить, которая содержит металлический сплав в кости челюсти или верхней челюсти. Гладкая металлическая порция проходит через мягкие ткани десен и поддерживает искусственный зуб, который обычно изготавливается из керамического материала. Отчасти из -за этой конструкции необходимо соблюдать осторожность при выборе пациентов для получения имплантатов.
Титан - это переходный металл, способный образовывать твердые растворы с элементами аналогичного атомного размера. В твердом состоянии ниже 882,5 градуса, титан имеет гексагональную геометрию, известную как альфа-структура. Над этой температурой твердый титановый трансформируется в кубическую геометрию, ориентированную на тело, известную как бета-структуру, пока она не тает на 1688 градусах. В сплавах титан встречается в различных формах и может быть чистой альфа или чистой бета -версией, или комбинация обоих. Легирующие элементы титана - это либо альфа -стабилизаторы, такие как алюминий или бета -стабилизаторы, такие как ванадий, железо, никель и кобальт. Кислород - альфа -стабилизатор. Есть также некоторые металлические элементы, такие как цирконий, которые не влияют на стабильность любой фазы.
При создании имплантатов титановые сплавы, которые являются полностью или преимущественно альфа, предпочтительны из -за их превосходной коррозионной устойчивости. Условия обработки выбираются для благоприятия альфа -микроструктуре, которая также влияет на механические свойства (прочность, пластичность, устойчивость к усталости и вязкость переломов).
Химия поверхности
Два основных сплава, используемые для изготовления имплантируемых устройств, коммерчески чистого титана (CPTI) и титана -6 a 1-4 V, имеют поверхности, состоящие в основном из оксидного TiO2. Оксид слой составляет 4-6 толстые нанометры и содержит гидроксильные группы в дополнение к оксидам. Точный состав поверхности важен для содействия адгезии остеобластов, а оксидный слой имеет тенденцию обладать благоприятными биологическими свойствами.
Титановые имплантаты часто модифицируются поверхности после начального производства, чтобы обеспечить однородное окисление и удалить любое загрязнение. Модифицированная поверхность обладает лучшими биологическими свойствами, способствующими процессам адгезии клеток и пролиферации, которые помогают в интеграции кости.
Поверхность сплава Ti -6 a 1-4 V содержит алюминий и ванадий. Поверхностная отделка и шероховатость также являются важными характеристиками титановых имплантатов, поскольку они влияют на качество взаимодействия с костью.
Коррозионное поведение является одним из наиболее важных факторов, влияющих на биосовместимость металлических имплантатов. Это связано с тем, что ионы металлов, выделяемые коррозией, могут вызвать различные побочные эффекты. Они могут влиять на ткань, окружающую имплантат, а также на все тело, где могут возникать аллергические реакции.
Зона интерфейса между титановым имплантатом и живой костью имеет решающее значение для развития остеоинтеграции. Эта зона очень тонкая (20-50 нанометры) и является тем, где костные клетки высвобождают факторы роста, инициируя стадии образования кости. Первым шагом является осаждение белков из плазмы на слой оксида поверхности. За этим следует образование фибриновой матрицы, структуры, которая действует как каркас для остеобластов (клеток, образующих кости). Поддерживаемые таким образом, остеобласты укладывают кость, которая расширяется, чтобы заполнить зону границы раздела, позволяя ей расти против поверхности имплантата, что позволяет имплантату остеоинтеграции. Важным аспектом надлежащей остеоинтеграции является то, что, в отличие от фиброзной капсулы, имплантат прочно зафиксирован, который в стоматологии обеспечивает безопасный якорь для восстановительного устройства.
Оксидный слой на поверхности играет важную роль в успехе остеоинтеграции. Более толстый и более грубый оксидный слой способствует надежной и быстрой остеоинтеграции, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Оксидный слой также имеет эффект пассивирования металла, тем самым ингибируя коррозию и минимизирует высвобождение ионов титана.
;
Титановый сплав Ti -6 al -4 v
Широко используемый сплав Ti -6 al -4 V имеет отличные свойства для использования в качестве зубных имплантатов. Однако результаты исследования in vitro, как правило, находят Ti -6 al -4 V, чтобы быть превосходным. Оба сплава могут остеоинтегрировать и очень биосовместимы с тканями костей и полости рта. Они демонстрируют минимальную коррозию и имеют мало системных эффектов у небольшого числа пациентов. С биомеханической точки зрения они подходят для цели и имеют высокую клиническую выживаемость после многих лет использования.
Титановый сплав Ti -6 al -4 v-eli
Ti -6 al -4 v-ELI было показано, что он нецитотоксичен по сравнению с чистым титаном. Также было показано, что другие легирующие элементы являются приемлемыми и не были обнаружены значительно увеличивают цитотоксичность.
Титановый сплав Ti -6 al -7 nb
Ti -6 al -7 nb, имеет хорошие механические свойства. Их твердость, сила урожая и прочность на растяжение в целом превышают прочность CPTI. Человеческие фибробласты в сплавах Ti-NB растут медленнее и в меньшей степени.
Ti -6 al -7 NB-это многонарный сплав титана-ниобий, который был тщательно изучен для приложений контакта с костями. В частности, он все чаще используется при изготовлении зубных имплантатов. Это альфа-бета-сплав, который первоначально был разработан для ортопедии и обладает превосходными механическими свойствами по сравнению с CPTI. Он также устойчив к коррозии, и когда происходит коррозия, его биологические свойства приемлемы, прежде всего из -за отсутствия ванадия.
Ti -6 al -7 NB аналогична CPTI, причем фибробласты человеческого десны придерживаются, распространяются и проливаются до аналогичных степеней на обоих сплавах. Было показано, что краткосрочная имплантация ti -6 al -7 nb индуцирует временный воспалительный ответ, аналогичный CPTI, но с последующими очень удовлетворительными биологическими результатами. Высокая коррозионная стойкость и хорошая стабильность. Когда ti -6 al -7 nb готовится в виде литья, механическая прочность и износ также хорошо, подтверждая перспективы этого сплава для использования в качестве зубного протеза.
