โอกาสในการพัฒนาวัสดุไทเทเนียมรายละเอียดทางการแพทย์

วัสดุรากฟันเทียมหลายชนิดถูกนำมาใช้ในการใช้งานทางทันตกรรมหลายประเภท ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพและความพร้อมในการใช้งาน รากฟันเทียมต้องมีคุณสมบัติที่จำเป็น เช่น ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ความต้านทานการกัดกร่อนและการสึกหรอ คุณสมบัติทางกลที่เพียงพอ การผสานรวมของกระดูก ฯลฯ เพื่อให้มั่นใจว่ามีการใช้งานที่ปลอดภัยและเหมาะสมที่สุด การตรวจสอบนี้จะวิเคราะห์แง่มุมต่างๆ ของโลหะผสมไทเทเนียม (Ti) และ Ti รวมถึงคุณสมบัติ กระบวนการผลิต การปรับเปลี่ยนพื้นผิว การใช้งานในฐานะรากฟันเทียม และข้อจำกัด นอกจากนี้ ยังนำเสนอการรับรู้ถึงความก้าวหน้าล่าสุดในวัสดุรากฟันเทียมที่ใช้ Ti และการพัฒนานวัตกรรมล้ำสมัยของรากฟันเทียม

คำสำคัญ: รากฟันเทียม โลหะผสมไททาเนียม การปรับเปลี่ยนพื้นผิว ความต้านทานการกัดกร่อน การรวมตัวของกระดูก ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ กิจกรรมต้านเชื้อแบคทีเรีย

โลหะผสมไทเทเนียม (Ti) และ Ti มีเพิ่มขึ้นอย่างกว้างขวางตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1980 มันได้กลายเป็นวัสดุชีวภาพโลหะที่ได้รับการยอมรับมากขึ้นสำหรับคุณสมบัติที่แตกต่างและการนำไปใช้ทางชีวการแพทย์มากมาย (Özcan et al., 2012; Vizureanu et al., 2020; Takeuchi et al., 2020) โดยส่วนใหญ่ วัสดุชีวภาพที่เป็นโลหะจะถูกนำมาใช้เพื่อให้มีความสามารถในการรับน้ำหนักสูงและความแข็งแรงเมื่อยล้า เพื่อรักษาการรับน้ำหนักของการเคลื่อนไหวตามปกติ (Gegner et al., 2014) ไทเทเนียมถูกนำเสนอว่าเป็นหนึ่งในวัสดุชีวภาพที่ส่งเสริมการออกแบบเนื่องจากมีโมดูลัสความยืดหยุ่นต่ำ น้ำหนักจำเพาะต่ำ ความต้านทานต่อการกัดกร่อนเป็นพิเศษ อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่โดดเด่น คุณสมบัติไตรโบโลยีที่ดี และความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ยอดเยี่ยม (Hatamleh et al., 2018 ; มูตอมโบ, 2018). โลหะผสมไทเทเนียมมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพสำหรับการใช้งานด้านชีวการแพทย์สูงกว่าเนื้อหาที่เป็นโลหะใดๆ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแนวโน้มของการสร้างกระดูก พวกมันจึงถูกจัดประเภทเป็นวัสดุทางชีวภาพเมื่อเปรียบเทียบกับเซรามิกชีวภาพ เช่น เซอร์โคเนีย อลูมินา ไฮดรอกซีอะพาไทต์ และส่วนผสม (Niinomi et al., 2008; Hoque et al., 2013, 2014; Ragurajan et al., 2018 ; Golieskardi และคณะ 2019) ทันตกรรมในปัจจุบันมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้ผู้ป่วยกลับคืนสู่สภาพเดิม สุขภาพ ความสวยงาม และการพูด โดยไม่คำนึงถึงการบาดเจ็บ การฝ่อ หรือโรคของระบบปากใบ ด้วยเหตุนี้ การทำเทียมทางทันตกรรมจึงเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับผู้ที่มีสุขภาพช่องปากที่ไม่เหมาะสมแต่ต้องสูญเสียฟันเนื่องจากโรคปริทันต์ การบาดเจ็บ หรือสาเหตุอื่นๆ (Oshida et al., 2010; Golieskardi et al. , 2563) ปัจจุบันรากเทียมหลายแบบได้รับการออกแบบมาจากไทเทเนียมบริสุทธิ์และโลหะผสม

จนถึงขณะนี้ มีการผลิตวัสดุปลูกถ่ายโลหะมากขึ้นโดยใช้วิธีการแบบดั้งเดิม เช่น การรีดร้อน การหล่อแบบลงทุน การตีขึ้นรูป และการตัดเฉือน อย่างไรก็ตาม ยังมีการนำวิธีการผลิตขั้นสูงจำนวนมากมาใช้ เนื่องจากอัลลอยด์เทียมทั้งหมดไม่สามารถจัดการให้อยู่ในรูปแบบขั้นสุดท้ายได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยวิธีการที่คล้ายกัน (Trevisan et al., 2017) เมื่อเปรียบเทียบกับการหล่อฟันแบบดั้งเดิม การทำขาเทียมไทเทเนียมสามารถทำได้ดีกว่าโดยใช้ CAD/CAM (การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยและการผลิตโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย) (Ohkubo et al., 2008) ในปัจจุบัน เทคนิคที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ได้แก่ การพิมพ์ 3 มิติ/การผลิตสารเติมแต่ง (AM) ได้รับการปรับแต่งเพื่อผลิตรากฟันเทียมอย่างรวดเร็วโดยใช้การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (Mohd และ Abid, 2019) การพิมพ์ 3 มิติ/AM ได้สาธิตความละเอียดระดับจุลภาคสำหรับการผลิตรากฟันเทียมด้วยประสิทธิภาพของกระบวนการที่ไม่ชัดเจน แต่เป็นแนวทางที่เป็นไปได้สำหรับการผลิตรากฟันเทียม (Thaisa และ Andréa, 2019)

การปล่อยไอออนของโลหะทำให้เกิดปัญหาทางชีวภาพที่เกี่ยวข้องกับการกัดกร่อน เช่น ความเป็นพิษ การก่อมะเร็ง และภูมิไวเกิน การปลดปล่อยองค์ประกอบโลหะจากวัสดุปลูกถ่ายไปยังอวัยวะต่างๆ ของร่างกายและเนื้อเยื่อรอบรากเทียมมีสาเหตุมาจากการกัดกร่อนทางชีวภาพ การกัดกร่อนแบบไตรโบคอร์ชัน และการรวมกันของสิ่งเหล่านี้ ซึ่งเป็นเหตุการณ์ตามธรรมชาติในช่องปาก (Barão et al., 2021) แม้ว่าแผ่นชีวะหรือฟลูออไรด์จะมีความเข้มข้นสูง แต่ผลกระทบนี้ก็จะเพิ่มขึ้น การมีอยู่ของอนุภาคโลหะจะกระตุ้นที-ลิมโฟไซต์ นิวโทรฟิล และมาโครฟาจ เพิ่มการผลิตไซโตไคน์และโปรตีเอสของโลหะ นอกจากนี้ อนุภาควาเนเดียม อะลูมิเนียม และ Ti–6Al–4V ยังเป็นพิษและก่อให้เกิดการกลายพันธุ์ ทำให้เกิดโรคอัลไซเมอร์ โรคกระดูกพรุน และปัญหาทางระบบประสาท (Kirmanidou et al., 2016) โลหะผสม Ti และ Ti มีการใช้งานที่โดดเด่นในด้านศัลยกรรมกระดูกและทันตกรรม จึงมีการนำอุปกรณ์ปลูกถ่ายจำนวนมากออกสู่ตลาดทุกวัน การทบทวนนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อพิจารณาว่าเหตุใดและอย่างไรเนื้อหานี้มีความก้าวหน้าอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง CAD/CAM จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องศึกษาปฏิสัมพันธ์ของ Ti กับสภาพแวดล้อมทางชีวภาพเพื่อตัดสินใจว่าคุณลักษณะใดที่ทำให้วัสดุนี้และโลหะผสมของวัสดุมีความน่าสนใจในฐานะวัสดุจัดฟัน

การพิมพ์ 3 มิติ (3DP) เป็นเทคโนโลยีใหม่สำหรับการปลูกรากฟันเทียม ซึ่งสามารถเอาชนะปัญหาทางทันตกรรมมากมาย รวมถึงภาวะ diastema ความเสียหายของมงกุฎ และการสูญเสียฟัน เนื่องจากมีบทบาทสำคัญในทันตกรรมป้องกัน/บูรณะ 3DP สามารถควบคุม (i) องค์ประกอบหลายรายการได้อย่างใกล้ชิด (ii) โครงสร้างจุลภาค (iii) คุณลักษณะทางกล และ (iv) วิธีการทางชีวภาพของเนื้อเยื่อและอวัยวะที่ติดอยู่กับการปลูกถ่าย โดยแท้จริงแล้ว บริษัทมุ่งเน้นไปที่การระบุแหล่งที่มาที่ยอดเยี่ยมในทางทันตกรรมสำหรับการใช้งานรากฟันเทียมและการบูรณะ เนื่องจากความสำคัญของ 3DP ผ่าน CAD/CAM สำหรับการผลิตและการฝังรากฟันเทียม มีความเป็นไปได้ที่วัสดุ Ti ที่มีคุณสมบัติที่ต้องการในการรักษาอาการบิดเบี้ยวของฟันจะเพิ่มความเร็วโดยใช้แรงน้อยลง (Gagg et al., 2013; Unnikrushnan et al., 2021)

การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่ออธิบายการใช้งานที่แตกต่างกันของไทเทเนียมและโลหะผสมในทางทันตกรรม ควบคู่ไปกับการพัฒนาในอดีต ขั้นตอนการผลิต และเทคนิคการปรับเปลี่ยนพื้นผิว คุณสมบัติทางกลและสรีรวิทยาต่างๆ ของโลหะผสม Ti ได้รับการสรุปโดยย่อในการทบทวนนี้ นอกจากนี้ยังหารือถึงมุมมองที่ดีและในอนาคตเกี่ยวกับการใช้ประโยชน์ ซึ่งจะให้ภาพรวมสำหรับผู้ผลิต นักวิจัย และนักวิชาการในอนาคต