Perspektivy vývoje lékařských detailních titanových materiálů.

Mnoho materiálů pro implantáty bylo použito v různých dentálních aplikacích v závislosti na jejich účinnosti a dostupnosti. Zubní implantát musí mít požadované vlastnosti, jako je biokompatibilita, odolnost proti korozi a opotřebení, odpovídající mechanické vlastnosti, osseointegrace atd., aby bylo zajištěno jeho bezpečné a optimální použití. Tento přehled analyzuje různé aspekty titanu (Ti) a slitin Ti, včetně vlastností, výrobních procesů, povrchových úprav, aplikací jako zubní implantáty a omezení. Kromě toho také prezentuje vnímání nedávných pokroků v materiálech implantátů na bázi Ti a futuristický vývoj inovativních zubních implantátů.

Klíčová slova: Zubní implantát, Titanová slitina, Povrchová úprava, Korozní odolnost, Oseointegrace, Biokompatibilita, Antibakteriální aktivita

Titan (Ti) a slitiny Ti od počátku 80. let značně vzrostly. Stal se více uznávaným kovovým biomateriálem pro své odlišné vlastnosti a četná biomedicínská použití (Özcan et al., 2012; Vizureanu et al., 2020; Takeuchi et al., 2020). Kovové biomateriály se většinou využívají pro svou vysokou nosnost a únavovou pevnost, aby udržely zatížení při pravidelných pohybech, které na ně působí (Gegner et al., 2014). Titan byl prezentován jako jeden z nejvíce povzbudivých konstrukčních biomateriálů pro svůj nízký modul pružnosti, nízkou specifickou hmotnost, mimořádnou odolnost vůči korozi, vynikající poměr pevnosti k hmotnosti, dobré tribologické vlastnosti a výjimečnou biokompatibilitu (Hatamleh et al., 2018 Mutombo, 2018). Titanové slitiny mají vyšší biokompatibilitu pro biomedicínské aplikace než jakýkoli kovový obsah. Kvůli trendu osteogeneze jsou však klasifikovány jako bioinertní materiály ve srovnání s biokeramikou, jako je oxid zirkoničitý, oxid hlinitý, hydroxyapatit a jejich kombinace (Niinomi et al., 2008; Hoque et al., 2013, 2014; Ragurajan et al., 2018 Golieskardi a kol., 2019). Současná stomatologie si klade za cíl přivést pacienta k obvyklému účelu, zdraví, estetice a řeči bez ohledu na poranění, atrofii nebo onemocnění stomatognátního systému. Výsledkem je, že protetika ve stomatologii je jednou z dobrých možností pro osoby, které mají obvykle nevhodné orální zdraví, ale přišly o zuby kvůli parodontóze, úrazu nebo z jiných důvodů (Oshida et al., 2010; Golieskardi et al. , 2020). Mnoho implantátů mnoha provedení se nyní vyrábí z čistého titanu a jeho slitin.

Doposud se více kovových implantátů vyrábělo pomocí tradičních metod, jako je válcování za tepla, lití na vytavitelný materiál, kování a obrábění. Používá se však také řada pokročilých výrobních přístupů, protože všechny slitiny implantátů nelze účinně zpracovat do konečné podoby podobnou metodou (Trevisan et al., 2017). Ve srovnání s tradičním dentálním odléváním lze titanové protézy lépe vyrobit pomocí CAD/CAM (computer-aided design and computer-aided production) (Ohkubo et al., 2008). V současné době je inovativní technika, 3D tisk/aditivní výroba (AM), přizpůsobena k rychlé výrobě zubních implantátů s využitím počítačově podporovaného designu (Mohd a Abid, 2019). 3D tisk/AM prokázal mikroměřítko rozlišení pro výrobu implantátů prostřednictvím nejasné účinnosti tohoto procesu, ale potenciálního přístupu k výrobě zubních implantátů (Thaisa a Andréa, 2019).

Uvolňování kovových iontů způsobuje biologické problémy související s korozí, jako je toxicita, karcinogenita a přecitlivělost. Výtok kovových prvků z materiálu implantátu do různých tělesných orgánů a periimplantátových tkání byl způsoben biokorozí, tribokorozí a jejich kombinací, což je přirozený jev v orálním prostředí (Barão et al., 2021). Zatímco existují biofilmy nebo vysoké koncentrace fluoridů, tento účinek je zesílen. Přítomnost kovových částic aktivuje T-lymfocyty, neutrofily a makrofágy a zvyšuje produkci cytokinů a kovových proteáz. Kromě toho jsou částice vanadu, hliníku a Ti–6Al–4V toxické a mutagenní a způsobují Alzheimerovu chorobu, osteomalacii a neurologické problémy (Kirmanidou et al., 2016). Slitiny Ti a Ti mají pozoruhodné využití v ortopedii a stomatologii. Proto se denně na trh uvádí mnoho implantátů. Tento přehled si klade za cíl zjistit, proč a jak tento materiál výrazně pokročil, zejména CAD/CAM. Je nezbytné studovat interakci Ti s biologickým prostředím, abychom mohli rozhodnout, jaké vlastnosti činí tento materiál a jeho slitiny atraktivní jako materiál pro ortodontickou léčbu.

3D tisk (3DP) je nově vznikající technologie pro zubní implantáty, která překonává četné zubní obtíže, včetně diastemy, poškození korunky a ztráty zubů, protože hraje zásadní roli v preventivní/záchovné stomatologii. 3DP může dosáhnout těsné kontroly (i) více kompozic, (ii) mikrostruktury, (iii) mechanických vlastností a (iv) biologických metod připojených tkání a orgánů pomocí implantátů. Ve skutečnosti se zaměřuje na výjimečnou atribuci ve stomatologii pro aplikace implantátů a výplní, protože 3DP prostřednictvím CAD/CAM pro výrobu a implantaci má význam. Je pravděpodobné, že materiál Ti s požadovanými vlastnostmi pro vytvrzení zubních distorzí zvyšuje rychlost s menším úsilím (Gagg et al., 2013; Unnikrushnan et al., 2021).

Tato studie si klade za cíl popsat různá použití titanu a jeho slitin ve stomatologii spolu s jeho historickým vývojem, výrobními postupy a technikami povrchových úprav. V tomto přehledu jsou zkráceny různé mechanické a fyziologické vlastnosti slitin Ti. Diskutuje také o dobrých a budoucích perspektivách jeho využití, což poskytne přehled budoucím výrobcům, výzkumníkům a akademikům.