Utviklingsutsiktene for medisinske detaljerte titanmaterialer.

Mange implantatmaterialer har blitt brukt i forskjellige tannbehandlinger avhengig av deres effektivitet og tilgjengelighet. Et tannimplantat må ha de nødvendige egenskapene, som biokompatibilitet, korrosjons- og slitestyrke, tilstrekkelige mekaniske egenskaper, osseointegrasjon, etc., for å sikre sikker og optimal bruk. Denne gjennomgangen analyserer ulike aspekter av titan (Ti) og Ti-legeringer, inkludert egenskaper, produksjonsprosesser, overflatemodifikasjoner, applikasjoner som tannimplantater og begrensninger. I tillegg presenterer den også en oppfatning av nyere fremskritt innen Ti-baserte implantatmaterialer og den futuristiske utviklingen av innovative tannimplantater.

Nøkkelord: Tannimplantat, Titanlegering, Overflatemodifikasjon, Korrosjonsbestandighet, Osseointegrasjon, Biokompatibilitet, Antibakteriell aktivitet

Titan (Ti) og Ti-legeringer har økt mye siden begynnelsen av 1980-tallet. Det har blitt det mer aksepterte metalliske biomaterialet for dets distinkte egenskaper og mange biomedisinske bruksområder (Özcan et al., 2012; Vizureanu et al., 2020; Takeuchi et al., 2020). Mesteparten av tiden brukes metalliske biomaterialer for deres høye bæreevne og utmattelsesstyrke for å opprettholde de vanlige bevegelsenes belastninger som påføres dem (Gegner et al., 2014). Titan har blitt presentert som et av de mer oppmuntrende designbiomaterialene for sin lave elastisitetsmodul, lave spesifikke vekt, ekstraordinære motstand mot korrosjon, enestående styrke-til-vekt-forhold, gode tribologiske egenskaper og eksepsjonell biokompatibilitet (Hatamleh et al., 2018) ; Mutombo, 2018). Titanlegeringer har høyere biokompatibilitet for biomedisinske applikasjoner enn noe metallinnhold. På grunn av trenden med osteogenese blir de imidlertid klassifisert som bioinerte materialer sammenlignet med biokeramikk som zirkoniumoksyd, alumina, hydroksyapatitt og kombinasjoner (Niinomi et al., 2008; Hoque et al., 2013, 2014; Ragurajan et al., 2018 ; Golieskardi et al., 2019). Nåværende tannbehandling tar sikte på å gjeninnføre pasienten til vanlige formål, helse, estetikk og tale uavhengig av det stomatognatiske systemets skade, atrofi eller sykdom. Som et resultat er proteser i odontologi et av de gode alternativene for personer som vanligvis har upassende munnhelse, men som har mistet tennene på grunn av periodontal sykdom, en skade eller andre årsaker (Oshida et al., 2010; Golieskardi et al. , 2020). Mange implantater av mange design er nå laget av rent titan og dets legeringer.

Til nå har flere metalliske implantater blitt produsert ved bruk av tradisjonelle metoder som varmvalsing, investeringsstøping, smiing og maskinering. Imidlertid brukes mange avanserte produksjonsmetoder også, da alle implantatlegeringene ikke kan håndteres effektivt til den ultimate formen i en lignende metode (Trevisan et al., 2017). Sammenlignet med tradisjonell tannstøping, kan titanproteser lages bedre ved å bruke CAD/CAM (datastøttet design og datastøttet produksjon) (Ohkubo et al., 2008). I dag er en nyskapende teknikk, 3D-utskrift/Additive Manufacturing (AM), tilpasset for å produsere tannimplantater raskt ved hjelp av datastøttet design (Mohd og Abid, 2019). 3D-utskrift/AM har demonstrert mikroskalaoppløsning for fremstilling av implantater gjennom uklar effektivitet av denne prosessen, men en potensiell tilnærming for produksjon av tannimplantater (Thaisa og Andréa, 2019).

Metallionefrigjøringen forårsaker korrosjonsrelaterte biologiske problemer, som toksisitet, kreftfremkallende egenskaper og overfølsomhet. Utslippet av metallelementer fra implantatmaterialet til forskjellige kroppsorganer og peri-implantatvev ble forårsaket av biokorrosjon, tribokorrosjon og deres kombinasjon, som er en naturlig forekomst i orale omgivelser (Barão et al., 2021). Mens biofilmer eller høye fluorkonsentrasjoner eksisterer, forsterkes denne effekten. Tilstedeværelsen av metalliske partikler aktiverer T-lymfocytter, nøytrofiler og makrofager, og øker produksjonen av cytokiner og metalliske proteaser. Videre er vanadium-, aluminium- og Ti–6Al–4V-partikler giftige og mutagene, og forårsaker Alzheimers sykdom, osteomalacia og nevrologiske problemer (Kirmanidou et al., 2016). Ti- og Ti-legeringer har bemerkelsesverdige anvendelser innen ortopedi og odontologi. Derfor blir mange implantater introdusert på markedet daglig. Denne gjennomgangen tar sikte på å finne ut hvorfor og hvordan dette materialet har utviklet seg betydelig, spesielt CAD/CAM. Det er viktig å studere interaksjonen mellom Ti og det biologiske miljøet for å bestemme hvilke egenskaper som gjør dette materialet og dets legeringer attraktivt som et kjeveortopedisk behandlingsmateriale.

3D-utskrift (3DP) er en fremvoksende teknologi for tannimplantater, som overvinner en rekke tannproblemer, inkludert diastema, kroneskader og tanntap, fordi den spiller en viktig rolle i forebyggende/restorativ tannbehandling. 3DP kan oppnå nær kontroll over (i) flere sammensetninger, (ii) mikrostruktur, (iii) mekaniske egenskaper og (iv) biologiske metoder for festet vev og organer med implantatene. Faktisk fokuserer den på en eksepsjonell attribusjon innen odontologi for implantasjons- og restaureringsapplikasjoner på grunn av betydningen av 3DP via CAD/CAM for produksjon og implantasjon. Det er sannsynlig at Ti-materiale med ønskede egenskaper for herding av tannforvrengninger øker hastigheten med mindre innsats (Gagg et al., 2013; Unnikrushnan et al., 2021).

Denne studien tar sikte på å beskrive de forskjellige bruken av titan og dets legeringer i odontologi, sammen med dets historiske utvikling, produksjonsprosedyrer og overflatemodifikasjonsteknikker. Ulike mekaniske og fysiologiske egenskaper til Ti-legeringer er forkortet i denne anmeldelsen. Den diskuterer også gode og fremtidige perspektiver om bruken, som vil gi en oversikt for fremtidige produsenter, forskere og akademikere.