Triển vọng phát triển của vật liệu titan chi tiết y tế.

Nhiều vật liệu cấy ghép đã được sử dụng trong các ứng dụng nha khoa khác nhau tùy thuộc vào hiệu quả và tính sẵn có của chúng. Cấy ghép nha khoa phải có các đặc tính cần thiết, chẳng hạn như khả năng tương thích sinh học, khả năng chống ăn mòn và mài mòn, tính chất cơ học đầy đủ, khả năng tích hợp xương, v.v., để đảm bảo sử dụng an toàn và tối ưu. Đánh giá này phân tích các khía cạnh khác nhau của hợp kim titan (Ti) và Ti, bao gồm các đặc tính, quy trình sản xuất, sửa đổi bề mặt, ứng dụng làm cấy ghép nha khoa và các hạn chế. Ngoài ra, nó cũng trình bày nhận thức về những tiến bộ gần đây trong vật liệu cấy ghép dựa trên Ti và sự phát triển tương lai của cấy ghép nha khoa cải tiến.

Từ khóa: Cấy ghép nha khoa, Hợp kim titan, Sửa đổi bề mặt, Chống ăn mòn, Tích hợp xương, Tương thích sinh học, Hoạt tính kháng khuẩn

Hợp kim titan (Ti) và Ti đã phát triển rộng rãi kể từ đầu những năm 1980. Nó đã trở thành vật liệu sinh học kim loại được chấp nhận nhiều hơn nhờ các đặc tính riêng biệt và nhiều ứng dụng y sinh (Özcan và cộng sự, 2012; Vizureanu và cộng sự, 2020; Takeuchi và cộng sự, 2020). Hầu hết, vật liệu sinh học kim loại được sử dụng vì khả năng chịu tải cao và độ bền mỏi để duy trì tải trọng chuyển động thường xuyên tác dụng lên chúng (Gegner và cộng sự, 2014). Titan đã được coi là một trong những vật liệu sinh học được thiết kế đáng khích lệ hơn nhờ mô đun đàn hồi thấp, trọng lượng riêng thấp, khả năng chống ăn mòn đặc biệt, tỷ lệ cường độ trên trọng lượng vượt trội, đặc tính ma sát tốt và khả năng tương thích sinh học đặc biệt (Hatamleh và cộng sự, 2018). ; Mutombo, 2018). Hợp kim titan có khả năng tương thích sinh học cao hơn cho các ứng dụng y sinh so với bất kỳ thành phần kim loại nào. Tuy nhiên, do xu hướng tạo xương nên chúng được phân loại là vật liệu trơ sinh học so với gốm sinh học như zirconia, alumina, hydroxyapatite và các dạng kết hợp (Niinomi và cộng sự, 2008; Hoque và cộng sự, 2013, 2014; Ragurajan và cộng sự, 2018 ; Golieskardi và cộng sự, 2019). Nha khoa hiện tại nhằm mục đích phục hồi bệnh nhân về mục đích, sức khỏe, thẩm mỹ và lời nói thông thường bất kể tổn thương, teo hoặc bệnh của hệ thống miệng. Do đó, phục hình răng giả trong nha khoa là một trong những lựa chọn tốt cho những người thường có sức khỏe răng miệng không phù hợp nhưng đã bị mất răng do bệnh nha chu, chấn thương hoặc một số lý do khác (Oshida và cộng sự, 2010; Golieskardi và cộng sự. , 2020). Nhiều thiết bị cấy ghép hiện nay được làm từ titan nguyên chất và hợp kim của nó.

Cho đến nay, nhiều bộ phận cấy ghép kim loại đã được sản xuất bằng các phương pháp truyền thống như cán nóng, đúc mẫu chảy, rèn và gia công. Tuy nhiên, nhiều phương pháp sản xuất tiên tiến cũng được sử dụng vì tất cả các hợp kim cấy ghép không thể được xử lý một cách hiệu quả ở dạng cuối cùng theo một phương pháp tương tự (Trevisan và cộng sự, 2017). So với đúc nha khoa truyền thống, răng giả bằng titan có thể được chế tạo tốt hơn bằng cách sử dụng CAD/CAM (thiết kế có sự trợ giúp của máy tính và sản xuất có sự hỗ trợ của máy tính) (Ohkubo và cộng sự, 2008). Ngày nay, một kỹ thuật tiên tiến, in 3D/Sản xuất bồi đắp (AM), được tùy chỉnh để sản xuất bộ phận cấy ghép nha khoa một cách nhanh chóng bằng cách sử dụng thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính (Mohd và Abid, 2019). Công nghệ in 3D/AM đã chứng minh được độ phân giải ở cấp độ vi mô đối với việc chế tạo bộ phận cấy ghép thông qua hiệu quả chưa rõ ràng của quy trình này nhưng lại là một phương pháp tiếp cận tiềm năng để sản xuất bộ phận cấy ghép nha khoa (Thaisa và Andréa, 2019).

Sự giải phóng ion kim loại gây ra các vấn đề sinh học liên quan đến ăn mòn, chẳng hạn như độc tính, gây ung thư và quá mẫn cảm. Sự phóng điện của các nguyên tố kim loại từ vật liệu cấy ghép đến các cơ quan cơ thể khác nhau và các mô xung quanh cấy ghép là do ăn mòn sinh học, ăn mòn ma sát và sự kết hợp của chúng, vốn là hiện tượng tự nhiên trong môi trường răng miệng (Barão và cộng sự, 2021). Trong khi tồn tại màng sinh học hoặc nồng độ florua cao, hiệu ứng này sẽ được khuếch đại. Sự hiện diện của các hạt kim loại sẽ kích hoạt tế bào lympho T, bạch cầu trung tính và đại thực bào, làm tăng sản xuất cytokine và protease kim loại. Hơn nữa, các hạt vanadi, nhôm và Ti–6Al–4V độc hại và gây đột biến, gây ra bệnh Alzheimer, nhuyễn xương và các vấn đề về thần kinh (Kirmanidou và cộng sự, 2016). Hợp kim Ti và Ti có những ứng dụng đáng chú ý trong chỉnh hình và nha khoa. Do đó, nhiều thiết bị cấy ghép đang được đưa vào thị trường hàng ngày. Đánh giá này nhằm mục đích xác định lý do và bằng cách nào tài liệu này đã phát triển đáng kể, đặc biệt là CAD/CAM. Điều cần thiết là nghiên cứu sự tương tác của Ti với môi trường sinh học để quyết định những đặc điểm nào làm cho vật liệu này và hợp kim của nó trở nên hấp dẫn như một vật liệu điều trị chỉnh nha.

In 3D (3DP) là một công nghệ mới nổi cho cấy ghép nha khoa, khắc phục nhiều khó khăn về nha khoa, bao gồm diastema, hư hỏng thân răng và mất răng, vì nó đóng vai trò quan trọng trong nha khoa phòng ngừa/phục hồi. 3DP có thể kiểm soát chặt chẽ (i) nhiều thành phần, (ii) cấu trúc vi mô, (iii) thuộc tính cơ học và (iv) phương pháp sinh học của các mô và cơ quan gắn liền với mô cấy. Thật vậy, nó tập trung vào sự phân bổ đặc biệt trong nha khoa cho các ứng dụng cấy ghép và phục hồi vì tầm quan trọng của 3DP thông qua CAD/CAM đối với sản xuất và cấy ghép. Điều hợp lý là vật liệu Ti với các đặc tính mong muốn để chữa các biến dạng răng sẽ tăng tốc độ mà không cần tốn nhiều công sức hơn (Gagg và cộng sự, 2013; Unnikrushnan và cộng sự, 2021).

Nghiên cứu này nhằm mục đích mô tả các ứng dụng khác nhau của titan và hợp kim của nó trong Nha khoa, cùng với lịch sử phát triển, quy trình sản xuất và kỹ thuật sửa đổi bề mặt của nó. Các tính chất cơ học và sinh lý khác nhau của hợp kim Ti được tóm tắt trong bài tổng quan này. Nó cũng thảo luận về những quan điểm tốt và tương lai về việc sử dụng nó, điều này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan cho các nhà sản xuất, nhà nghiên cứu và học giả trong tương lai.