Description générale
Titane commercialement pur (CPTI) et titane -6 al -4 V, les deux alliages sont biocompatibles et peuvent subir une ostéointégration en contact avec des tissus osseux et gingivaux, et sont des matériaux très satisfaisants en dentisterie.
Composition et propriétés des alliages de titane utilisés comme implants
Le titane de 5e année est largement utilisé en orthopédie. Cela est dû à sa force supérieure et à son module de bas jeune. Cependant, il peut également être utilisé en dentisterie et l'utilisation de cet alliage s'est avérée biologiquement acceptable. Cependant, cet alliage libère de l'aluminium et du vanadium, qui peuvent tous deux causer des problèmes biologiques. L'aluminium interfère avec la minéralisation osseuse, conduisant à des défauts structurels, tandis que le vanadium est cytotoxique et peut provoquer des réactions de type IV (allergiques). Pour avoir ces effets indésirables, les deux substances doivent être présentes dans des concentrations raisonnables dans le tissu, et les concentrations libérées de cet alliage sont bien inférieures à celles nécessaires pour produire des effets toxiques. La libération est également inférieure à l'absorption nutritionnelle moyenne de ces ions. Des études ont montré une intégration osseuse satisfaisante avec cet alliage, en particulier après le traitement pour renforcer la couche d'oxyde de surface.
La conception des implants modernes comprend généralement un fil qui contient un composant en alliage métallique dans l'os de la mandibule ou du maxillaire. La portion de métal lisse traverse les tissus mous des gencives et soutient une dent artificielle, qui est généralement faite d'un matériau en céramique. En partie à cause de cette conception, il faut prendre soin de sélectionner les patients pour recevoir des implants.
Le titane est un métal de transition qui est capable de former des solutions solides avec des éléments de taille atomique similaire. À l'état solide inférieur à 882,5 degré, le titane a une géométrie hexagonale clos clos connue sous le nom de structure alpha. Au-dessus de cette température, le titane solide se transforme en une géométrie cubique centrée sur le corps connu sous le nom de structure bêta jusqu'à ce qu'elle fond à 1688 degré. Dans les alliages, le titane se produit sous une variété de formes et peut être un alpha pur ou une bêta pure, ou une combinaison des deux. Les éléments d'alliage du titane sont soit des stabilisateurs alpha, tels que l'aluminium, soit des stabilisateurs bêta, comme le vanadium, le fer, le nickel et le cobalt. L'oxygène est un stabilisateur alpha. Il existe également certains éléments métalliques, tels que le zirconium, qui n'ont aucun effet sur la stabilité de l'une ou l'autre phase.
Lors de la fabrication d'implants, les alliages de titane qui sont entièrement ou principalement alpha sont préférés en raison de leur excellente résistance à la corrosion. Les conditions de traitement sont choisies pour favoriser la microstructure alpha, ce qui affecte également les propriétés mécaniques (résistance, ductilité, résistance à la fatigue et ténacité à la fracture).
Chimie de surface
Les deux alliages principaux utilisés pour fabriquer des dispositifs implantables, le titane commercialement pur (CPTI) et le titane -6 a 1-4 V, ont des surfaces composées principalement de l'oxyde TiO2. La couche d'oxyde est d'épaisseur 4-6 et contient des groupes hydroxyles en plus des oxydes. La composition exacte de la surface est importante pour promouvoir l'adhésion des ostéoblastes, et la couche d'oxyde a tendance à avoir des propriétés biologiques favorables.
Les implants en titane sont souvent modifiés en surface après la fabrication initiale pour assurer une oxydation uniforme et pour éliminer toute contamination. La surface modifiée a de meilleures propriétés biologiques, favorisant les processus d'adhésion et de prolifération cellulaire, qui aident tous deux à l'intégration osseuse.
La surface de l'alliage Ti -6 A 1-4 V contient de l'aluminium et du vanadium. La finition de surface et la rugosité sont également des caractéristiques importantes des implants en titane car ils affectent la qualité de l'interaction avec l'os.
Le comportement de corrosion est l'un des facteurs les plus importants affectant la biocompatibilité des implants métalliques. En effet, les ions métalliques libérés par corrosion peuvent provoquer divers effets indésirables. Ceux-ci peuvent affecter le tissu entourant l'implant, mais aussi le corps entier, où des réactions allergiques peuvent se produire.
La zone d'interface entre l'implant de titane et l'os vivant est essentielle pour le développement de l'ostéointegration. Cette zone est très mince (20-50 nanomètres) et est l'endroit où les cellules osseuses libèrent des facteurs de croissance, initiant ainsi les étapes de la formation osseuse. La première étape est le dépôt de protéines du plasma sur la couche d'oxyde de surface. Ceci est suivi par la formation d'une matrice de fibrine, une structure qui agit comme un échafaudage pour les ostéoblastes (cellules de formation osseuse). Soutenues de cette manière, les ostéoblastes déposent l'os, qui se dilate pour remplir la zone d'interface, lui permettant de se développer contre la surface de l'implant, permettant ainsi à l'implant d'osséointégrer. Un aspect important de l'ostéointégration appropriée est que, contrairement à une capsule fibreuse, l'implant est fermement fixe, ce qui, en dentisterie, fournit une ancre sécurisée pour le dispositif de restauration.
La couche d'oxyde à la surface joue un rôle important dans le succès de l'ostéointégration. Une couche d'oxyde plus épaisse et plus rugueuse favorise l'ostéointégration fiable et rapide, au moins à court terme. La couche d'oxyde a également pour effet de passer le métal, inhibant ainsi la corrosion et minimisant la libération d'ions titane.
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Alliage de titane ti -6 al -4 v
L'alliage largement utilisé Ti -6 al -4 v a d'excellentes propriétés pour une utilisation comme implants dentaires. Cependant, les résultats de l'étude in vitro trouvent généralement Ti -6 al -4 v être supérieur. Les deux alliages peuvent osséointégrer et sont très biocompatibles avec les tissus osseux et oraux. Ils présentent une corrosion minimale et ont peu d'effets systémiques chez un petit nombre de patients. D'un point de vue biomécanique, ils sont aptes à l'objectif et ont des taux de survie cliniques élevés après de nombreuses années d'utilisation.
Alliage de titane ti -6 al -4 V-eli
Ti -6 al -4 V-eli s'est révélé non cytotoxique par rapport au titane pur. D'autres éléments d'alliage se sont également révélés acceptables et n'ont pas été constatés pour augmenter considérablement la cytotoxicité.
Alliage de titane ti -6 al -7 nb
Ti -6 al -7 nb, a de bonnes propriétés mécaniques. Leur dureté, leur limite d'élasticité et leur résistance à la traction dépassent généralement celles du CPTI. Les fibroblastes humains dans les alliages Ti-NB se développent plus lentement et dans une plus petite mesure.
Ti -6 al -7 nb est un alliage multination Titanium-Niobium qui a été largement étudié pour les applications de contact osseux. En particulier, il est de plus en plus utilisé dans la fabrication d'implants dentaires. Il s'agit d'un alliage alpha-bêta qui a été initialement développé pour l'orthopédie et a des propriétés mécaniques supérieures par rapport au CPTI. Il est également résistant à la corrosion et lorsque la corrosion se produit, ses propriétés biologiques sont acceptables, principalement en raison de l'absence de vanadium.
Ti -6 al -7 nb est similaire à CPTI, avec des fibroblastes gingivaux humains adhérant, propageant et proliférant à des degrés similaires sur les deux alliages. Il a été démontré que l'implantation à court terme de Ti -6 al -7 nb induit une réponse inflammatoire transitoire similaire à CPTI, mais suivie de résultats biologiques très satisfaisants. Résistance élevée à la corrosion et bonne stabilité. Lorsque Ti -6 al -7 NB est préparé comme un moulage, une résistance mécanique et une résistance à l'usure sont également bons, confirmant les prospects de cet alliage pour une utilisation comme prothèse.
