De ontwikkelingsvooruitzichten van medische titaniummaterialen.

Veel implantaatmaterialen zijn gebruikt in verschillende tandheelkundige toepassingen, afhankelijk van hun werkzaamheid en beschikbaarheid. Een tandheelkundig implantaat moet de vereiste kenmerken bezitten, zoals biocompatibiliteit, corrosie- en slijtvastheid, adequate mechanische eigenschappen, osseo-integratie, enz., om een ​​veilig en optimaal gebruik te garanderen. Deze review analyseert verschillende aspecten van titanium (Ti) en Ti-legeringen, waaronder eigenschappen, productieprocessen, oppervlaktemodificaties, toepassingen als tandheelkundige implantaten en beperkingen. Daarnaast presenteert het ook een beeld van de recente vooruitgang op het gebied van Ti-gebaseerde implantaatmaterialen en de futuristische ontwikkeling van innovatieve tandheelkundige implantaten.

Trefwoorden: Tandheelkundig implantaat, Titaniumlegering, Oppervlaktemodificatie, Corrosieweerstand, Osseo-integratie, Biocompatibiliteit, Antibacteriële activiteit

Titanium (Ti) en Ti-legeringen zijn sinds het begin van de jaren tachtig enorm toegenomen. Het is het meer geaccepteerde metallische biomateriaal geworden vanwege zijn onderscheidende eigenschappen en talrijke biomedische toepassingen (Özcan et al., 2012; Vizureanu et al., 2020; Takeuchi et al., 2020). Meestal worden metallische biomaterialen gebruikt vanwege hun hoge draagvermogen en vermoeiingssterkte om de belasting van de reguliere bewegingen die erop worden uitgeoefend te ondersteunen (Gegner et al., 2014). Titanium is gepresenteerd als een van de meest bemoedigende biomaterialen vanwege zijn lage elasticiteitsmodulus, laag soortelijk gewicht, buitengewone weerstand tegen corrosie, uitstekende sterkte-gewichtsverhouding, goede tribologische eigenschappen en uitzonderlijke biocompatibiliteit (Hatamleh et al., 2018). ; Mutombo, 2018). Titaniumlegeringen hebben een hogere biocompatibiliteit voor biomedische toepassingen dan welke metaalinhoud dan ook. Vanwege de trend van osteogenese worden ze echter geclassificeerd als bio-inerte materialen in vergelijking met biokeramische materialen zoals zirkoniumoxide, aluminiumoxide, hydroxyapatiet en combinaties daarvan (Niinomi et al., 2008; Hoque et al., 2013, 2014; Ragurajan et al., 2018). ; Golieskardi et al., 2019). De huidige tandheelkunde heeft tot doel de patiënt te herstellen naar zijn gebruikelijke doel, gezondheid, esthetiek en spraak, ongeacht de verwonding, atrofie of ziekte van het stomatognathische systeem. Als gevolg hiervan zijn protheses in de tandheelkunde een van de goede opties voor mensen die doorgaans een slechte mondgezondheid hebben, maar hun tanden zijn kwijtgeraakt vanwege parodontitis, een blessure of een andere reden (Oshida et al., 2010; Golieskardi et al. , 2020). Veel implantaten van vele ontwerpen zijn nu gemaakt van puur titanium en zijn legeringen.

Tot nu toe zijn steeds meer metalen implantaten vervaardigd met behulp van traditionele methoden zoals warmwalsen, precisiegieten, smeden en machinaal bewerken. Er worden echter ook tal van geavanceerde productiebenaderingen gebruikt, omdat niet alle implantaatlegeringen op een vergelijkbare manier efficiënt in de uiteindelijke vorm kunnen worden verwerkt (Trevisan et al., 2017). Vergeleken met traditioneel tandgietwerk kunnen titaniumprothesen beter worden vervaardigd met behulp van CAD/CAM (computerondersteund ontwerp en computerondersteunde productie) (Ohkubo et al., 2008). Tegenwoordig wordt een innovatieve techniek, 3D-printen/Additive Manufacturing (AM), aangepast om tandheelkundige implantaten snel te vervaardigen met behulp van computerondersteund ontwerp (Mohd en Abid, 2019). 3D-printen/AM heeft resolutie op microschaal aangetoond voor de fabricage van implantaten door onduidelijke efficiëntie van dit proces, maar een potentiële aanpak voor de productie van tandheelkundige implantaten (Thaisa en Andréa, 2019).

Het vrijkomen van metaalionen veroorzaakt corrosiegerelateerde biologische problemen, zoals toxiciteit, carcinogeniteit en overgevoeligheid. De afvoer van metalen elementen uit het implantaatmateriaal naar verschillende lichaamsorganen en peri-implantaatweefsels werd veroorzaakt door biocorrosie, tribocorrosie en de combinatie daarvan, wat een natuurlijk verschijnsel is in de orale omgeving (Barão et al., 2021). Hoewel er biofilms of hoge fluorideconcentraties bestaan, wordt dit effect versterkt. De aanwezigheid van metaaldeeltjes activeert T-lymfocyten, neutrofielen en macrofagen, waardoor de productie van cytokinen en metaalproteasen toeneemt. Bovendien zijn vanadium-, aluminium- en Ti–6Al–4V-deeltjes giftig en mutageen en veroorzaken ze de ziekte van Alzheimer, osteomalacie en neurologische problemen (Kirmanidou et al., 2016). Ti- en Ti-legeringen hebben opmerkelijke toepassingen in de orthopedie en tandheelkunde. Daarom worden er dagelijks veel implantaten op de markt gebracht. Deze beoordeling heeft tot doel vast te stellen waarom en hoe dit materiaal aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt, vooral CAD/CAM. Het is essentieel om de interactie van Ti met de biologische omgeving te bestuderen om te beslissen welke eigenschappen dit materiaal en zijn legeringen aantrekkelijk maken als orthodontisch behandelingsmateriaal.

3D-printen (3DP) is een opkomende technologie voor tandheelkundige implantaten, die tal van tandheelkundige problemen overwint, waaronder diasteem, kroonbeschadiging en tandverlies, omdat het een cruciale rol speelt in de preventieve/restauratieve tandheelkunde. 3DP kan nauwkeurige controle verkrijgen over (i) meerdere composities, (ii) microstructuur, (iii) mechanische eigenschappen en (iv) biologische methoden van bevestigde weefsels en organen met de implantaten. Het richt zich inderdaad op een uitzonderlijke toekenning in de tandheelkunde voor implantaat- en restauratietoepassingen vanwege het belang van 3DP via CAD/CAM voor productie en implantatie. Het is aannemelijk dat Ti-materiaal met gewenste eigenschappen voor het genezen van tandheelkundige vervormingen de snelheid verhoogt met minder inspanning (Gagg et al., 2013; Unnikrushnan et al., 2021).

Deze studie heeft tot doel de verschillende toepassingen van titanium en zijn legeringen in de tandheelkunde te beschrijven, samen met de historische ontwikkeling, productieprocedures en technieken voor oppervlaktemodificatie. Verschillende mechanische en fysiologische eigenschappen van Ti-legeringen worden in dit overzicht samengevat. Het bespreekt ook goede en toekomstige perspectieven over het gebruik ervan, wat een overzicht zal bieden voor toekomstige fabrikanten, onderzoekers en academici.