Dostęp do tego artykułu jest płatny.
Zapraszamy do zakupu!
Po dokonaniu zakupu artykuł w postaci pliku PDF prześlemy bezpośrednio pod twój adres e-mail.
ARTYKUŁ PRZEGLĄDOWY
Tytan i jego stopy w implantoprotetyce
Titanium and its alloys in implant prosthetics
Adam Rubajczyk
Streszczenie
Ze względu na wyjątkowe właściwości chemiczne, mechaniczne i biologiczne tytan odgrywa kluczową rolę w wielu dziedzinach medycyny, zwłaszcza w implantologii. Nie tylko w stomatologii, ale również w ortopedii, kardiologii oraz neurochirurgii tytanowe implanty stały się niezastąpionym narzędziem przywracania funkcji i poprawiania jakości życia pacjentów. W każdej z tych dziedzin tytan i jego stopy znajdują zastosowanie jako materiały konstrukcyjne do produkcji implantów, narzędzi chirurgicznych i wszelkiego rodzaju protez. W kontekście implantologii stomatologicznej tytanowe implanty zdobyły uznanie jako efektywne narzędzia przywracania funkcji układu stomatognatycznego. Ich biokompatybilność, trwałość, odporność na korozję oraz zdolność do integracji z tkankami biologicznymi czynią je nieocenionymi rozwiązaniami w przypadkach utraty zębów. Poprzez zgłębienie tej tematyki będziemy w stanie lepiej zrozumieć, dlaczego tytan jest materiałem pierwszego wyboru przy projektowaniu i wdrażaniu implantów oraz jak jego właściwości mogą być wykorzystywane w celu doskonalenia procedur medycznych i poprawy standardów opieki zdrowotnej.
Abstract
Titanium, due to its unique chemical, mechanical and biological properties, plays a key role in many fields of medicine, especially in implantology. Not only in dentistry, but also in orthopedics, cardiology and neurosurgery, titanium implants have become an irreplaceable tool for restoring functions and improving the quality of life of patients. In each of these areas, titanium and its alloys are used as a construction material for the production of implants, surgical tools and all types of prostheses. In the context of dental implantology, titanium implants have gained recognition as effective tools for restoring the functions of the stomatognathic system. Their biocompatibility, durability, corrosion resistance and ability to integrate with biological tissues make them invaluable solutions in cases of tooth loss. By delving deeper into this topic, we will be able to better understand why titanium is the first choice material for the design and implementation of implants and how its properties can be used to improve medical procedures and improve health care standards.
Hasła indeksowane: tytan, stopy tytanu, implanty, biokompatybilność
Key words: titanium, alloys, implants, biocompatibility
Piśmiennictwo
- U.S. Geological Survey, 2021. Mineral commodity summaries 2021: U.S. Geological Survey.
- Gázquez MJ i wsp. Physicochemical characterization of raw materials and co-products from the titanium dioxide industry . J Hazard Mater. 2009, vol. 166, 1429-1440.
- Gerasimova LG, Maslova MV, Shchukina ES. Synthesis of Sorption Materials from Low Grade Titanium Raw Materials. Materials (Basel). 2022 Mar 4;15(5):1922.
- Froes FH (ed.). Titanium. Physical metallurgy, processing, and applications. Materials Park, Ohio: ASM International; 2015.
- Takeda O, Ouchi T. & Okabe TH. Recent Progress in Titanium Extraction and Recycling. Metall Mater Trans B 51, 1315–1328 (2020).
- Wataha JC. Biocompatibility of dental casting alloys: a review. J Prosthet Dent. 2000 Feb;83(2):223-34.
- Powers JM, Wataha JC. Dental Materials. Properties and manipulation. St. Louis: Elsevier/Mosby; 2013.
- Chen G, Wen X, Zhang N. Corrosion resistance and ion dissolution of titanium with different surface microroughness. Biomed. Mater. Eng. 1998, 8, 61–74.
- Marciniak J. Biomateriały w stomatologii. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej; 2008.
- Ryniewicz AM, Ryniewicz W. Badania wytrzymałościowe i tribologiczne tytanu przeznaczonego do wykonawstwa stałych uzupełnień protetycznych. Implantoprotetyka. 2008; 9(30): 42-47.
- Devge C, Tjellström A, Nellström H. Magnetic resonance imaging in patients with dental implants: a clinical report. Int J Oral Maxillofac Implants. 1997 May-Jun;12(3):354-9
- Tschernitschek H, Borchers L, Geurtsen W. Nonalloyed titanium as a bioinert metal – a review. Quintessence Int. 2005 Jul-Aug;36(7-8):523-30
- Elias CN, Lima JHC, Valiev R i wsp. Biomedical applications of titanium and its alloys. JOM 60, 46–49 (2008).
- Hallab NJ, Jacobs JJ. Biologic effects of implant debris. Bull NYU Hosp Jt Dis. 2009; 67(2): 182-188.
- Osman RB, Swain MV. A Critical Review of Dental Implant Materials with an Emphasis on Titanium versus Zirconia. Materials (Basel). 2015 Mar 5;8(3):932-958.
- Hanawa T. Titanium-Tissue Interface Reaction and Its Control With Surface Treatment. Front Bioeng Biotechnol. 2019 Jul 17;7:170.
- Anselme K. Osteoblast adhesion on biomaterials. Biomaterials. 2000; 21(7): 667-681.
- Wälivaara B, Askendal A, Lundström I, Tengvall P. Blood protein interactions with titanium surfaces. J Biomater Sci Polym Ed. 1996;8(1): 41-8.
- Lütjering G, Williams JC. Titanium. Berlin-Heidelberg: Springer; 2007.
- Li Y, Yang C, Zhao H, Qu S, Li X, Li Y. New Developments of Ti-Based Alloys for Biomedical Applications. Materials (Basel). 2014 Mar 4;7(3):1709-1800.
- Misch CE. Contemporary implant dentistry. St. Louis: Elsevier Health Sciences; 2017.
- Niinomi M. Mechanical properties of biomedical titanium alloys. Mater Sci Eng A. 1998; 243(1-2): 231-236.
- Iijima D, Yoneyama T, Doi H i wsp. Wear properties of Ti and Ti-6AI-7Nb castings for dental prostheses. Biomaterials. 2003; 24(8): 1519-1524.
- Du S, Song Y, He Y, Wei C, Chen R, Guo S, Liang W, Lei S, Liu X. Evolution of Microstructure and Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Alloy under Heat Treatment and Multi-Axial Forging. Materials (Basel). 2024 Feb 25;17(5):1060.
- Jawed SF, Rabadia CD, Khan MA, Khan SJ. Effect of Alloying Elements on the Compressive Mechanical Properties of Biomedical Titanium Alloys: A Systematic Review. ACS Omega. 2022 Aug 15;7(34): 29526-29542.
- McCracken M. Dental implant materials. Commercially pure titanium and titanium alloys. J Prosthodont. 1999; 8(1): 40-43.
- Kapos T, Ashy LM, Gallucci GO i wsp. Computer-aided design and computerassisted manufacturing in prosthetic implant dentistry. Int J Oral Maxillofac Implants. 2009; 24 Suppl: 110-117.
- Witkowski S, Komine F, Gerds T. Marginal accuracy of titanium copings fabricated by casting and CAD/CAM techniques. J Prosthet Dent. 2006; 96(1): 47-52.
- Yadroitsev I, Krakhmalev P, Yadroitsava I. Selective laser melting of Ti6Al4V alloy for biomedical applications: Temperature monitoring and microstructural evolution. Journal of Alloys and Compounds. 2014; 583: 404-409.
- Pehlivan E, Džugan J, Fojt J, Sedláček R, Rzepa S, Daniel M. Post-Processing Treatment Impact on Mechanical Properties of SLM Deposited Ti-6Al-4 V Porous Structure for Biomedical Application. Materials (Basel). 2020 Nov 16;13(22): 5167.
- Antolak-Dudka A, Czujko T, Durejko T, Stępniowski WJ, Ziętala M, Łukasiewicz J. Comparison of the Microstructural, Mechanical and Corrosion Resistance Properties of Ti6Al4V Samples Manufactured by LENS and Subjected to Various Heat Treatments. Materials (Basel). 2024 Mar 1;17(5): 1166.
- Rafi HK, Karthik NV, Gong H i wsp. Microstructures and mechanical properties of Ti6Al4V parts fabricated by selective laser melting and electron beam melting. J Mater Eng Perform. 2013; 22(12): 3872-3883.
- Joshi AY, Joshi AY. A systematic review on powder mixed electrical discharge machining. Heliyon. 2019 Dec 2;5(12).
- Kushwaha A, Jadam T, Datta S, Masanta M. Assessment Of Surface Integrity During Electrical Discharge Machining Of Titanium Grade 5 Alloys (Ti-6Al-4V), Materials Today: Proceedings, Volume 18, Part 7, 2019, Pages 2477-2485.
- Moran Xu, Changping Li, Rendi Kurniawan, GunChul Park, Jielin Chen, Tae Jo Ko, Study on surface integrity of titanium alloy machined by electrical discharge-assisted milling, Journal of Materials Processing Technology, Volume 299, 2022, 117334.
- Xuezhen Chen, Zhengyang Xu, Dong Zhu, Zhongdong Fang, Di Zhu, Experimental research on electrochemical machining of titanium alloy Ti60 for a blisk, Chinese Journal of Aeronautics, Volume 29, Issue 1, 2016, Pages 274-282.
- Sheng X, Wang A, Wang Z, Liu H, Wang J, Li C. Advanced Surface Modification for 3D-Printed Titanium Alloy Implant Interface Functionalization. Front Bioeng Biotechnol. 2022 Mar 1;10:850110.
- Wirz J, Jäger K, Schmidli F i wsp. Titan - ein Werkstoff für die Teil- und Hybridprothetik. Quintessenz Zahntech. 1995; 5: 567.
- Vélez J, Peláez J, López-Suárez C, Agustín-Panadero R, Tobar C, Suárez MJ. Influence of Implant Connection, Abutment Design and Screw Insertion Torque on Implant-Abutment Misfit. J Clin Med. 2020 Jul 24;9(8):2365.
- Marin E, Lanzutti A. Biomedical Applications of Titanium Alloys: A Comprehensive Review. Materials (Basel). 2023 Dec 25;17(1):114.
- Salmi M, Paloheimo KS, Tuomi J i wsp. A digital process for additive manufacturing of occlusal splints. A clinical pilot study. J R Soc Interface. 2013; 10(84): 20130203.
- Wennerberg A, Albrektsson T. On implant surfaces. A review of current knowledge and opinions. Int J Oral Maxillofac Implants. 2010; 25(1): 63-74.
- Hakim LK, Yari A, Nikparto N, Mehraban SH, Cheperli S, Asadi A, Darehdor AA, Nezaminia S, Dortaj D, Nazari Y, Dehghan M, Hojjat P, Mohajeri M, Hasani Jebelli MS. The current applications of nano and biomaterials in drug delivery of dental implant. BMC Oral Health. 2024 Jan 24;24(1): 126.
- San H, Paresoglou M, Minneboo M, van Hengel IAJ, Yilmaz A, Gonzalez-Garcia Y, Fluit AC, Hagedoorn PL, Fratila-Apachitei LE, Apachitei I, Zadpoor AA. Fighting Antibiotic-Resistant Bacterial Infections by Surface Biofunctionalization of 3D-Printed Porous Titanium Implants with Reduced Graphene Oxide and Silver Nanoparticles. Int J Mol Sci. 2022 Aug 16;23(16): 9204.
- Marin E, Lanzutti A. Biomedical Applications of Titanium Alloys: A Comprehensive Review. Materials (Basel). 2023 Dec 25;17(1): 114.