Perspektívy vývoja medicínskych detailných titánových materiálov.

V rôznych dentálnych aplikáciách sa v závislosti od ich účinnosti a dostupnosti používa veľa materiálov na implantáty. Zubný implantát musí mať požadované vlastnosti, ako je biokompatibilita, odolnosť proti korózii a opotrebovaniu, primerané mechanické vlastnosti, osseointegrácia atď., aby sa zabezpečilo jeho bezpečné a optimálne použitie. Tento prehľad analyzuje rôzne aspekty titánu (Ti) a zliatin Ti, vrátane vlastností, výrobných procesov, povrchových úprav, aplikácií ako zubné implantáty a obmedzení. Okrem toho tiež prezentuje vnímanie nedávnych pokrokov v materiáloch implantátov na báze Ti a futuristický vývoj inovatívnych zubných implantátov.

Kľúčové slová: Zubný implantát, Titánová zliatina, Povrchová úprava, Odolnosť proti korózii, Oseointegrácia, Biokompatibilita, Antibakteriálna aktivita

Titán (Ti) a zliatiny Ti sa od začiatku 80. rokov výrazne zvýšili. Stal sa akceptovanejším kovovým biomateriálom pre svoje odlišné vlastnosti a početné biomedicínske využitie (Özcan a kol., 2012; Vizureanu a kol., 2020; Takeuchi a kol., 2020). Kovové biomateriály sa väčšinou využívajú pre svoju vysokú nosnosť a únavovú pevnosť, aby udržali zaťaženie pri pravidelných pohyboch, ktoré na ne pôsobí (Gegner et al., 2014). Titán bol prezentovaný ako jeden z povzbudivejších konštrukčných biomateriálov pre svoj nízky modul pružnosti, nízku špecifickú hmotnosť, mimoriadnu odolnosť voči korózii, vynikajúci pomer pevnosti k hmotnosti, dobré tribologické vlastnosti a výnimočnú biokompatibilitu (Hatamleh et al., 2018 Mutombo, 2018). Zliatiny titánu majú vyššiu biokompatibilitu pre biomedicínske aplikácie ako akýkoľvek kovový obsah. Avšak kvôli trendu osteogenézy sú klasifikované ako bioinertné materiály v porovnaní s biokeramikou, ako je oxid zirkoničitý, oxid hlinitý, hydroxyapatit a ich kombinácie (Niinomi a kol., 2008; Hoque a kol., 2013, 2014; Ragurajan a kol., 2018 Golieskardi a kol., 2019). Súčasná stomatológia má za cieľ vrátiť pacientovi obvyklý účel, zdravie, estetiku a reč bez ohľadu na zranenie, atrofiu alebo ochorenie stomatognátneho systému. Výsledkom je, že protetika v zubnom lekárstve je jednou z dobrých možností pre osoby, ktoré majú zvyčajne nevhodné zdravie ústnej dutiny, ale prišli o zuby v dôsledku periodontálneho ochorenia, úrazu alebo z iných dôvodov (Oshida et al., 2010; Golieskardi et al. , 2020). Mnoho implantátov mnohých dizajnov sa dnes vyrába z čistého titánu a jeho zliatin.

Doteraz sa viac kovových implantátov vyrábalo pomocou tradičných metód, ako je valcovanie za tepla, investičné liatie, kovanie a obrábanie. Využívajú sa však aj početné pokročilé výrobné prístupy, pretože so všetkými zliatinami implantátov nie je možné efektívne spracovať do konečnej podoby podobným spôsobom (Trevisan et al., 2017). V porovnaní s tradičným dentálnym odlievaním môžu byť titánové protézy lepšie vyrobené s využitím CAD/CAM (počítačom podporovaný dizajn a počítačom podporovaná výroba) (Ohkubo et al., 2008). V súčasnosti je inovatívna technika, 3D tlač/aditívna výroba (AM), prispôsobená na rýchlu výrobu zubných implantátov s využitím počítačom podporovaného dizajnu (Mohd a Abid, 2019). 3D tlač/AM preukázala mikrorozlíšenie pre výrobu implantátov prostredníctvom nejasnej účinnosti tohto procesu, ale potenciálneho prístupu k výrobe zubných implantátov (Thaisa a Andréa, 2019).

Uvoľňovanie kovových iónov spôsobuje biologické problémy súvisiace s koróziou, ako je toxicita, karcinogenita a precitlivenosť. Výtok kovových prvkov z materiálu implantátu do rôznych telesných orgánov a periimplantátových tkanív bol spôsobený biokoróziou, tribokoróziou a ich kombináciou, čo je prirodzený jav v orálnom prostredí (Barão et al., 2021). Zatiaľ čo existujú biofilmy alebo vysoké koncentrácie fluoridov, tento účinok je zosilnený. Prítomnosť kovových častíc aktivuje T-lymfocyty, neutrofily a makrofágy, čím sa zvyšuje produkcia cytokínov a kovových proteáz. Okrem toho častice vanádu, hliníka a Ti–6Al–4V sú toxické a mutagénne, čo spôsobuje Alzheimerovu chorobu, osteomaláciu a neurologické problémy (Kirmanidou et al., 2016). Zliatiny Ti a Ti majú pozoruhodné využitie v ortopédii a stomatológii. Preto sa na trh denne uvádza množstvo implantátov. Cieľom tohto prehľadu je zistiť, prečo a ako tento materiál výrazne pokročil, najmä CAD/CAM. Je nevyhnutné študovať interakciu Ti s biologickým prostredím, aby sa rozhodlo, aké vlastnosti robia tento materiál a jeho zliatiny atraktívnymi ako materiál na ortodontickú liečbu.

3D tlač (3DP) je nová technológia pre zubné implantáty, ktorá prekonáva množstvo zubných ťažkostí vrátane diastémy, poškodenia korunky a straty zubov, pretože hrá zásadnú úlohu v preventívnej/záchovnej stomatológii. 3DP môže dosiahnuť úzku kontrolu (i) viacerých kompozícií, (ii) mikroštruktúry, (iii) mechanických vlastností a (iv) biologických metód spojených tkanív a orgánov s implantátmi. V skutočnosti sa zameriava na výnimočné prisudzovanie v zubnom lekárstve pre aplikácie implantátov a výplní kvôli významu 3DP prostredníctvom CAD/CAM pre výrobu a implantáciu. Je pravdepodobné, že Ti materiál s požadovanými vlastnosťami na vytvrdzovanie zubných deformácií zvyšuje rýchlosť s menším úsilím (Gagg a kol., 2013; Unnikrushnan a kol., 2021).

Cieľom tejto štúdie je popísať rôzne použitia titánu a jeho zliatin v zubnom lekárstve spolu s jeho historickým vývojom, výrobnými postupmi a technikami povrchovej úpravy. V tomto prehľade sú skrátené rôzne mechanické a fyziologické vlastnosti zliatin Ti. Diskutuje tiež o dobrých a budúcich perspektívach jeho využitia, čo poskytne prehľad pre budúcich výrobcov, výskumníkov a akademikov.