Generel beskrivelse
Kommercielt rent titanium (CPTI) og titanium -6 al -4 V, begge legeringer er biokompatible og kan gennemgå osseointegration, når de er i kontakt med knogler og tandkødsvæv, og er meget tilfredsstillende materialer i tandlæge.
Sammensætning og egenskaber ved titanlegeringer, der bruges som implantater
Grad 5 titanium er vidt brugt i ortopædi. Dette skyldes dens overlegne styrke og lave Youngs modul. Imidlertid kan det også bruges i tandlæge, og brugen af denne legering har vist sig at være biologisk acceptabel. Imidlertid frigiver denne legering aluminium og vanadium, som begge kan forårsage biologiske problemer. Aluminium forstyrrer knoglemineralisering, hvilket fører til strukturelle defekter, mens vanadium er cytotoksisk og kan forårsage type IV (allergiske) reaktioner. For at have disse bivirkninger skal begge stoffer være til stede i rimelige koncentrationer i vævet, og de koncentrationer, der er frigivet fra denne legering, er langt under dem, der kræves for at give toksiske effekter. Frigivelsen er også under den gennemsnitlige ernæringsabsorption af disse ioner. Undersøgelser har vist tilfredsstillende knogleintegration med denne legering, især efter behandling for at styrke overfladeoxidlaget.
Designet af moderne implantater inkluderer typisk en tråd, der holder en metallegeringskomponent i knoglen på mandible eller maxilla. Den glatte metaldel passerer gennem bløddels i tandkødet og understøtter en kunstig tand, der normalt er lavet af et keramisk materiale. Delvis på grund af dette design skal der udvises omhu, når man vælger patienter til at modtage implantater.
Titanium er et overgangsmetal, der er i stand til at danne faste opløsninger med elementer med lignende atomstørrelse. I fast tilstand under 882,5 grad har titanium en hexagonal tætpakket geometri kendt som alfa-strukturen. Over denne temperatur omdannes fast titanium til en kropscentreret kubisk geometri kendt som beta-strukturen, indtil den smelter ved 1688 grad. I legeringer forekommer titanium i forskellige former og kan være ren alfa eller ren beta eller en kombination af begge dele. Titaniums legeringselementer er enten alfavabilisatorer, såsom aluminium eller beta -stabilisatorer, såsom vanadium, jern, nikkel og kobolt. Oxygen er en alfa -stabilisator. Der er også nogle metalliske elementer, såsom zirkonium, der ikke har nogen indflydelse på stabiliteten af nogen af fasen.
Når man fremstiller implantater, foretrækkes titanlegeringer, der er fuldt eller overvejende alfa, på grund af deres fremragende korrosionsbestandighed. Behandlingsbetingelser er valgt til at favorisere alfa -mikrostrukturen, som også påvirker de mekaniske egenskaber (styrke, duktilitet, træthedsmodstand og brudhårdhed).
Overfladekemi
De to vigtigste legeringer, der bruges til at fremstille implanterbare enheder, kommercielt rent titanium (CPTI) og titanium -6 a 1-4 V, har overflader, der primært er sammensat af oxid TiO2. Oxidlaget er 4-6 nanometre tykke og indeholder hydroxylgrupper ud over oxiderne. Den nøjagtige sammensætning af overfladen er vigtig for at fremme osteoblastadhæsion, og oxidlaget har en tendens til at have gunstige biologiske egenskaber.
Titanimplantater er ofte overflademodificeret efter den første fremstilling for at sikre ensartet oxidation og for at fjerne enhver forurening. Den modificerede overflade har bedre biologiske egenskaber, der fremmer celleadhæsion og proliferationsprocesser, som begge hjælper med knogleintegration.
Overfladen af legeringen Ti -6 a 1-4 V indeholder aluminium og vanadium. Overfladefinish og ruhed er også vigtige egenskaber ved titanimplantater, fordi de påvirker kvaliteten af interaktionen med knoglen.
Korrosionsadfærd er en af de vigtigste faktorer, der påvirker biokompatibiliteten af metalimplantater. Dette skyldes, at metalionerne frigivet ved korrosion kan forårsage forskellige bivirkninger. Disse kan påvirke vævet omkring implantatet, men også hele kroppen, hvor allergiske reaktioner kan forekomme.
Grænsefladezonen mellem titanimplantatet og den levende knogle er kritisk for udviklingen af osseointegration. Denne zone er meget tynd (20-50 nanometre), og det er hvor knoglercellerne frigiver vækstfaktorer, hvilket indleder trinnene til knogledannelse. Det første trin er deponering af proteiner fra plasmaet på overfladeoxidlaget. Dette efterfølges af dannelsen af en fibrinmatrix, en struktur, der fungerer som et stillads for osteoblaster (knogledannende celler). Understøttet på denne måde lægger osteoblasterne knogler, der udvides til at fylde grænsefladezonen, hvilket gør det muligt for den at vokse mod implantatoverfladen, hvilket giver implantatet til osseointegrat. Et vigtigt aspekt af korrekt osseointegration er, at implantatet i modsætning til en fibrøs kapsel er fast fastgjort, som i tandlæge giver et sikkert anker for den genoprettende enhed.
Oxidlaget på overfladen spiller en vigtig rolle i succes med osseointegration. Et tykkere og grovere oxidlag fremmer pålidelig og hurtig osseointegration, i det mindste på kort sigt. Oxidlaget har også effekten af at passere metallet og dermed hæmme korrosion og minimere frigivelsen af titanioner.
;
Titanium Alloy ti -6 al -4 V.
Den vidt anvendte legering Ti -6 al -4 V har fremragende egenskaber til brug som tandimplantater. Imidlertid finder resultater i vitro -undersøgelsesresultater generelt ti -6 al -4 V for at være overlegen. Begge legeringer kan osseointegrat og er meget biokompatible med knogler og orale væv. De udviser minimal korrosion og har få systemiske effekter hos et lille antal patienter. Fra et biomekanisk synspunkt er de egnede til formål og har høje kliniske overlevelsesrater efter mange års brug.
Titanium Alloy ti -6 al -4 v-eli
Ti -6 Al -4 V-ELI har vist sig at være ikke-cytotoksisk sammenlignet med rent titanium. Andre legeringselementer har også vist sig at være acceptabelt og har ikke vist sig at øge cytotoksiciteten markant.
Titanium Alloy ti -6 al -7 nb
Ti -6 al -7 NB, har gode mekaniske egenskaber. Deres hårdhed, udbyttestyrke og trækstyrke overstiger generelt CPTI's. Humane fibroblaster i TI-NB-legeringer vokser langsommere og i mindre grad.
Ti -6 al -7 NB er en titanium-niobium-multinærlegering, der er blevet undersøgt omfattende til knoglekontaktanvendelser. Især bruges det i stigende grad til fremstilling af tandimplantater. Det er en alfa-beta-legering, der oprindeligt blev udviklet til ortopædi og har overlegne mekaniske egenskaber sammenlignet med CPTI. Det er også korrosionsbestandigt, og når korrosion forekommer, er dets biologiske egenskaber acceptabelt, primært på grund af fraværet af vanadium.
Ti -6 Al -7 NB ligner CPTI, hvor humane gingival fibroblaster klæber, spreder og spreder sig til lignende grader på begge legeringer. Kortvarig implantation af Ti -6 Al -7 NB har vist sig at inducere en kortvarig inflammatorisk respons svarende til CPTI, men efterfulgt af meget tilfredsstillende biologiske resultater. Høj korrosionsmodstand og god stabilitet. Når ti -6 al -7 NB er forberedt som en støbning, er mekanisk styrke og slidstyrke også gode, hvilket bekræfter udsigterne til denne legering til brug som protese.
