Udviklingsmulighederne for medicinske detaljerede titaniummaterialer.

Mange implantatmaterialer er blevet brugt i forskellige dentale anvendelser afhængigt af deres effektivitet og tilgængelighed. Et tandimplantat skal have de nødvendige egenskaber, såsom biokompatibilitet, korrosions- og slidstyrke, tilstrækkelige mekaniske egenskaber, osseointegration osv., for at sikre dets sikker og optimal brug. Denne gennemgang analyserer forskellige aspekter af titanium (Ti) og Ti-legeringer, herunder egenskaber, fremstillingsprocesser, overflademodifikationer, anvendelser som tandimplantater og begrænsninger. Derudover præsenterer den også en opfattelse af de seneste fremskridt inden for Ti-baserede implantatmaterialer og den futuristiske udvikling af innovative tandimplantater.

Nøgleord: Tandimplantat, Titanium legering, Overflademodifikation, Korrosionsbestandighed, Osseointegration, Biokompatibilitet, Antibakteriel aktivitet

Titanium (Ti) og Ti-legeringer er steget kraftigt siden begyndelsen af ​​1980'erne. Det er blevet det mere accepterede metalliske biomateriale for dets særskilte egenskaber og adskillige biomedicinske anvendelser (Özcan et al., 2012; Vizureanu et al., 2020; Takeuchi et al., 2020). Det meste af tiden bruges metalliske biomaterialer på grund af deres høje bæreevne og udmattelsesstyrke til at opretholde de regelmæssige bevægelsers belastninger, der påføres dem (Gegner et al., 2014). Titanium er blevet præsenteret som et af de mere opmuntrende designbiomaterialer på grund af dets lave elasticitetsmodul, lave specifikke vægt, ekstraordinære modstandsdygtighed over for korrosion, enestående styrke-til-vægt-forhold, gode tribologiske egenskaber og enestående biokompatibilitet (Hatamleh et al., 2018) ; Mutombo, 2018). Titaniumlegeringer har højere biokompatibilitet til biomedicinske anvendelser end noget metalindhold. Men på grund af osteogenese-tendensen klassificeres de som bioinerte materialer sammenlignet med biokeramik som zirconia, aluminiumoxid, hydroxyapatit og kombinationer (Niinomi et al., 2008; Hoque et al., 2013, 2014; Ragurajan et al., 2018 ; Golieskardi et al., 2019). Nuværende tandpleje har til formål at genindsætte patienten til det sædvanlige formål, sundhed, æstetik og tale, uanset det stomatognatiske systems skade, atrofi eller sygdom. Som et resultat heraf er tandproteser en af ​​de gode muligheder for personer, der normalt har et uhensigtsmæssigt oralt helbred, men som har mistet deres tænder på grund af periodontal sygdom, en skade eller andre årsager (Oshida et al., 2010; Golieskardi et al. , 2020). Mange implantater af mange designs er nu lavet af rent titanium og dets legeringer.

Indtil nu er flere metalliske implantater blevet fremstillet ved hjælp af traditionelle metoder som varmvalsning, investeringsstøbning, smedning og bearbejdning. Imidlertid anvendes adskillige avancerede fremstillingsmetoder også, da alle implantatlegeringerne ikke kan håndteres effektivt i den ultimative form i en lignende metode (Trevisan et al., 2017). Sammenlignet med traditionel tandstøbning kan titaniumproteser bedre fremstilles ved at bruge CAD/CAM (computer-aided design and computer-aided manufacturing) (Ohkubo et al., 2008). I dag er en innovativ teknik, 3D-print/Additive Manufacturing (AM), skræddersyet til at fremstille tandimplantater hurtigt ved hjælp af computerstøttet design (Mohd og Abid, 2019). 3D-print/AM har demonstreret opløsning i mikroskala til fremstilling af implantater gennem uklar effektivitet af denne proces, men en potentiel tilgang til fremstilling af tandimplantater (Thaisa og Andréa, 2019).

Metalionfrigivelsen forårsager korrosionsrelaterede biologiske problemer, såsom toksicitet, kræftfremkaldende egenskaber og overfølsomhed. Udledningen af ​​metalelementer fra implantatmaterialet til forskellige kropsorganer og peri-implantatvæv var forårsaget af biokorrosion, tribokorrosion og deres kombination, hvilket er en naturlig forekomst i orale omgivelser (Barão et al., 2021). Mens biofilm eller høje fluoridkoncentrationer eksisterer, forstærkes denne effekt. Tilstedeværelsen af ​​metalliske partikler aktiverer T-lymfocytter, neutrofiler og makrofager, hvilket øger produktionen af ​​cytokiner og metalliske proteaser. Desuden er vanadium-, aluminium- og Ti-6Al-4V-partikler giftige og mutagene, hvilket forårsager Alzheimers sygdom, osteomalaci og neurologiske problemer (Kirmanidou et al., 2016). Ti- og Ti-legeringer har bemærkelsesværdige anvendelser inden for ortopædi og tandpleje. Derfor introduceres mange implantater på markedet dagligt. Denne gennemgang har til formål at afgøre, hvorfor og hvordan dette materiale har udviklet sig væsentligt, især CAD/CAM. Det er vigtigt at studere interaktionen mellem Ti og det biologiske miljø for at beslutte, hvilke egenskaber der gør dette materiale og dets legeringer attraktive som et ortodontisk behandlingsmateriale.

3D-print (3DP) er en ny teknologi til tandimplantater, der overvinder adskillige dentale vanskeligheder, herunder diastema, kroneskader og tandtab, fordi den spiller en afgørende rolle i forebyggende/genoprettende tandpleje. 3DP kan opnå tæt kontrol over (i) flere sammensætninger, (ii) mikrostruktur, (iii) mekaniske egenskaber og (iv) biologiske metoder af vedhæftede væv og organer med implantaterne. Faktisk fokuserer det på en enestående attribution i tandpleje til implantat- og restaureringsapplikationer på grund af betydningen af ​​3DP via CAD/CAM til fremstilling og implantation. Det er sandsynligt, at Ti-materiale med ønskede egenskaber til at kurere tandforvrængninger øger hastigheden med mindre indsats (Gagg et al., 2013; Unnikrushnan et al., 2021).

Denne undersøgelse har til formål at beskrive de forskellige anvendelser af titanium og dets legeringer i tandplejen sammen med dets historiske udvikling, fremstillingsprocedurer og overflademodifikationsteknikker. Forskellige mekaniske og fysiologiske egenskaber af Ti-legeringer er forkortet i denne gennemgang. Den diskuterer også gode og fremtidige perspektiver om dens udnyttelse, hvilket vil give et overblik for fremtidige producenter, forskere og akademikere.