چشم انداز توسعه مواد تیتانیوم پزشکی.

بسیاری از مواد ایمپلنت بسته به کارایی و در دسترس بودن آنها در کاربردهای مختلف دندانپزشکی استفاده شده است. ایمپلنت دندانی باید دارای ویژگی های مورد نیاز مانند زیست سازگاری، مقاومت در برابر خوردگی و سایش، خواص مکانیکی کافی، یکپارچگی استخوانی و غیره باشد تا از استفاده ایمن و بهینه آن اطمینان حاصل شود. این بررسی جنبه‌های مختلف آلیاژهای تیتانیوم (Ti) و تیتانیوم، از جمله خواص، فرآیندهای ساخت، تغییرات سطحی، کاربردهای ایمپلنت‌های دندانی و محدودیت‌ها را تحلیل می‌کند. علاوه بر این، درک پیشرفت های اخیر در مواد ایمپلنت مبتنی بر Ti و توسعه آینده نگرانه ایمپلنت های دندانی نوآورانه را نیز ارائه می دهد.

کلمات کلیدی: ایمپلنت دندانی، آلیاژ تیتانیوم، اصلاح سطح، مقاومت در برابر خوردگی، یکپارچگی استخوانی، زیست سازگاری، فعالیت ضد باکتریایی

آلیاژهای تیتانیوم (Ti) و Ti از اوایل دهه 1980 به طور گسترده افزایش یافته است. این ماده زیستی فلزی پذیرفته‌شده‌تر به دلیل خواص متمایز و کاربردهای زیست‌پزشکی متعدد آن شده است (Özcan et al., 2012; Vizureanu et al., 2020; Takeuchi et al., 2020). بیشتر اوقات، بیومواد فلزی به دلیل ظرفیت باربری بالا و استحکام خستگی برای حفظ بارهای حرکات منظم اعمال شده به آنها مورد استفاده قرار می گیرد (Gegner et al., 2014). تیتانیوم به دلیل مدول الاستیسیته کم، وزن مخصوص کم، مقاومت فوق‌العاده در برابر خوردگی، نسبت مقاومت به وزن فوق‌العاده، خواص تریبولوژیکی خوب و زیست سازگاری استثنایی، به عنوان یکی از مواد زیستی دلگرم‌کننده در طراحی ارائه شده است (Hatamleh et al., 2018). Mutombo، 2018). آلیاژهای تیتانیوم نسبت به سایر محتویات فلزی زیست سازگاری بیشتری برای کاربردهای زیست پزشکی دارند. با این حال، به دلیل روند استخوان سازی، آنها در مقایسه با بیوسرامیک هایی مانند زیرکونیا، آلومینا، هیدروکسی آپاتیت و ترکیبات به عنوان مواد بیواینرت درجه بندی می شوند (نینومی و همکاران، 2008؛ هوک و همکاران، 2013، 2014؛ راگوراجان و همکاران، 2018). گلیسکردی و همکاران، 2019). هدف دندانپزشکی کنونی بازگرداندن بیمار به هدف، سلامت، زیبایی و گفتار معمولی بدون توجه به آسیب، آتروفی یا بیماری سیستم روزنه‌ای است. در نتیجه، پروتز در دندانپزشکی یکی از گزینه‌های خوب برای افرادی است که معمولاً سلامت دهان و دندان نامناسبی دارند اما دندان‌های خود را به دلیل بیماری پریودنتال، آسیب یا دلایل دیگر از دست داده‌اند (Oshida et al., 2010; Golieskardi et al.). ، 2020). بسیاری از ایمپلنت ها با طرح های مختلف اکنون از تیتانیوم خالص و آلیاژهای آن ساخته می شوند.

تا به حال، ایمپلنت های فلزی بیشتری با استفاده از روش های سنتی مانند نورد گرم، ریخته گری سرمایه گذاری، آهنگری و ماشین کاری ساخته شده اند. با این حال، بسیاری از روش‌های ساخت پیشرفته نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند، زیرا همه آلیاژهای ایمپلنت را نمی‌توان به طور موثر در یک روش مشابه به شکل نهایی درآورد (Trevisan et al., 2017). در مقایسه با ریخته‌گری سنتی دندان، پروتزهای تیتانیوم را می‌توان با استفاده از CAD/CAM (طراحی به کمک رایانه و ساخت به کمک رایانه) بهتر ساخت (Ohkubo et al., 2008). امروزه، یک تکنیک نوآورانه، پرینت سه بعدی/ تولید افزودنی (AM)، برای ساخت ایمپلنت های دندانی به سرعت با استفاده از طراحی به کمک کامپیوتر سفارشی شده است (Mohd and Abid, 2019). چاپ سه بعدی/AM وضوح ریزمقیاس را برای ساخت ایمپلنت ها از طریق کارایی نامشخص این فرآیند نشان داده است، اما یک رویکرد بالقوه برای ساخت ایمپلنت های دندانی است (Thaisa and Andréa، 2019).

انتشار یون های فلزی باعث ایجاد مشکلات بیولوژیکی مرتبط با خوردگی مانند سمیت، سرطان زایی و حساسیت مفرط می شود. تخلیه عناصر فلزی از مواد ایمپلنت به اندام‌های مختلف بدن و بافت‌های اطراف ایمپلنت ناشی از خوردگی زیستی، تریبوکوروزیون و ترکیب آنهاست که یک اتفاق طبیعی در محیط دهان است (Barão et al., 2021). در حالی که بیوفیلم ها یا غلظت های بالای فلوراید وجود دارد، این اثر تقویت می شود. وجود ذرات فلزی لنفوسیت های T، نوتروفیل ها و ماکروفاژها را فعال می کند و تولید سیتوکین ها و پروتئازهای فلزی را افزایش می دهد. علاوه بر این، ذرات وانادیوم، آلومینیوم و Ti-6Al-4V سمی و جهش زا هستند و باعث بیماری آلزایمر، استئومالاسی و مشکلات عصبی می شوند (Kirmanidou et al., 2016). آلیاژهای Ti و Ti در ارتوپدی و دندانپزشکی کاربردهای قابل توجهی دارند. از این رو، ایمپلنت های زیادی روزانه وارد بازار می شوند. هدف این بررسی تعیین این است که چرا و چگونه این مواد به طور قابل توجهی پیشرفت کرده است، به ویژه CAD/CAM. مطالعه برهمکنش Ti با محیط زیستی ضروری است تا مشخص شود که چه ویژگی هایی این ماده و آلیاژهای آن را به عنوان یک ماده درمانی ارتودنسی جذاب می کند.

پرینت سه بعدی (3DP) یک فناوری نوظهور برای ایمپلنت های دندانی است که بر مشکلات دندانی متعددی از جمله دیاستما، آسیب تاج دندان و از دست دادن دندان غلبه می کند، زیرا نقشی حیاتی در دندانپزشکی پیشگیرانه/ترمیمی ایفا می کند. 3DP می‌تواند به کنترل دقیق (i) ترکیبات متعدد، (ب) ریزساختار، (iii) ویژگی‌های مکانیکی، و (IV) روش‌های بیولوژیکی بافت‌ها و اندام‌های متصل با ایمپلنت‌ها دست یابد. در واقع، به دلیل اهمیت 3DP از طریق CAD/CAM برای ساخت و کاشت، بر یک انتساب استثنایی در دندانپزشکی برای کاربردهای ایمپلنت و ترمیم تمرکز دارد. قابل قبول است که مواد Ti با ویژگی های مطلوب برای درمان اعوجاج های دندانی سرعت را با تلاش کمتر افزایش می دهد (گاگ و همکاران، 2013؛ Unnikrushnan و همکاران، 2021).

هدف این مطالعه توصیف کاربردهای مختلف تیتانیوم و آلیاژهای آن در دندانپزشکی، همراه با توسعه تاریخی، روش‌های ساخت و تکنیک‌های اصلاح سطح است. خواص مکانیکی و فیزیولوژیکی مختلف آلیاژهای Ti در این بررسی خلاصه شده است. همچنین دیدگاه‌های خوب و آینده در مورد استفاده از آن را مورد بحث قرار می‌دهد که یک نمای کلی برای تولیدکنندگان، محققان و دانشگاهیان آینده ارائه می‌کند.