Implant tytanowy. Implanty cylindryczne, stożkowe i płytkowe

Alexander Modestov technik dentystyczny - mistrz, demonstrator Dentaurum i Esprident, Niemcy

Obecnie tytan zajął należne mu miejsce wśród nowoczesnych materiałów.

Materiał ten ma ciekawą historię, która przyniosła wiele odkryć, co zawdzięcza swojemu obecnemu sukcesowi, osiągniętemu w bardzo krótkim czasie. Dziś tytan jest z powodzeniem stosowany w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym, w statkach kosmicznych i stoczniowych, wszędzie tam, gdzie potrzebna jest skuteczna ochrona przed korozją oraz oczywiście w medycynie.

Wraz ze wzrostem reakcji alergicznych na różne metale i stopy metali stosowane w medycynie i stomatologii, tytan jest postrzegany jako zdecydowana alternatywa.

Ze względu na niezwykłą biokompatybilność i niewiarygodną stabilność tytanu, metal ten przyciągnął uwagę ortopedów. Obecnie protezy stawu biodrowego i kolanowego, różne igły i śruby są wykonane z tytanu. Również obudowy rozruszników serca i aparatów słuchowych są również wykonane z tytanu.

Wysoka biokompatybilność wynika ze zdolności tytanu do tworzenia na swojej powierzchni ochronnej warstwy tlenku w ułamku sekundy. Dzięki temu nie koroduje i nie wydziela wolnych jonów metali, które mogą powodować procesy patologiczne wokół implantu lub protezy. Dziś tytan daje nam możliwość zastosowania tylko jednego metalu w jamie ustnej. Jesteśmy w stanie wykonać prawie każdy projekt. Pomiędzy poszczególnymi częściami protezy nie zachodzą żadne reakcje elektrochemiczne, a tkanki otaczające protezę pozostają wolne od jonów metali.

Wkłady i nakłady, korony i mosty lite i licowane, protezy zatrzaskowe i stałe podstawy do protez całkowitych ruchomych, protezy kombinowane i protetyka na implantach (w tym same implanty) – to zakres zastosowań tytanu, o którym nie śnili nawet najwięksi optymiści .

Wpływ tytanu na współczesną stomatologię jest tak wszechstronny, że nawet sceptyczni koledzy i koleżanki słusznie zwracają uwagę na jego właściwości, bacznie śledząc jego rozwój, zwłaszcza we współczesnej implantologii. Dlatego dzisiejszy artykuł poświęcamy zagadnieniom odlewania tytanu i jego obróbce w laboratorium dentystycznym.

Ryż. jeden

Ryż. 2

Ryż. 3

Ryż. cztery

Ryż. 5

Ryż. 6

Ryż. 7

Ryż. osiem

Ryż. 9

Ryż. dziesięć

Ryż. jedenaście

W medycynie pierwsze eksperymenty z wykorzystaniem tytanu rozpoczęły się w latach 40-tych od wszczepiania tytanowych cylindrów w tkanki miękkie zwierząt, co przebiegało bez reakcji organizmu.

W stomatologii zastosowanie tytanu rozpoczęło się od zastosowania tego metalu w jego pracy badawczej przez profesora Brenemarka w 1956 roku.

Podczas gdy tytan zdobywał coraz większą popularność w implantologii dentystycznej, równolegle rosła chęć wykorzystania tego metalu również w indywidualnej protetyce.

Pierwsze eksperymenty z odlewaniem tytanu w stomatologii przeprowadził dr Waterstraat w 1977 roku.

Termiczna przemiana formy tytanu do celów dentystycznych jest możliwa od 1981 roku przy użyciu maszyny odlewniczej do odlewania tytanu japońskiej firmy Ohara.

Metody obróbki plastycznej tytanu na zimno, takie jak frezowanie – wytwarzanie implantów czy frezowanie podbudów koron lub mostów z wykorzystaniem tzw. technologii CAD/CAM, nie nastręczają szczególnych trudności. Problemy występują przy tzw. kształtowaniu metalu na gorąco, tj. w odlewaniu. Interesuje nas ten proces, po pierwsze ze względu na jego niezbyt wysoki koszt w stosunku do wciąż rozwijających się technologii CAD/CAM, a po drugie jako jedyna obecnie metoda wytwarzania szkieletów protez klamrowych.

Odlewanie tytanu

Jak zauważyliśmy, wysoka reaktywność tytanu wymaga wysokiej temperatury topnienia, niska gęstość wymaga specjalnej maszyny odlewniczej i materiału osłaniającego. Obecnie na rynku dostępne są trzy systemy uważane za najlepsze do odlewania tytanu. Są to system Rematitan firmy Dentaurum (Niemcy), system Biotan firmy Schutzdental (Niemcy) oraz system japońskiej firmy Morita. Dziś szczegółowo zapoznamy się z systemem odlewniczym Rematitan. Po pierwsze dlatego, że naszym zdaniem jest to najlepszy system pozwalający na uzyskanie odlewów o bardzo wysokiej i stabilnej jakości, a po drugie mamy już 4,5 letnie doświadczenie.

Co oznacza system odlewania tytanu?

Przede wszystkim jest to odlewnia Rematitan-Autocast lub Autocast-Universal.

Maszyny odlewnicze oparte są na zasadzie topienia tytanu w ochronnej atmosferze argonu na tyglu miedzianym za pomocą łuku elektrycznego, podobnie jak gąbka tytanowa jest stapiana w przemyśle w celu uzyskania czystego tytanu. Wlewanie metalu do kuwety następuje za pomocą podciśnienia w komorze odlewniczej i zwiększonego ciśnienia argonu w komorze topienia - podczas przewracania tygla.

Wygląd i zasadę działania instalacji pokazano na rys. 1 i 2.

Na początku procesu obie komory topienia (na górze) i odlewania (na dole) przemywa się argonem, następnie z obu komór odprowadza się mieszaninę powietrza i argonu, po czym komorę topienia napełnia się argonem a w odlewni powstaje próżnia. Załączany jest łuk galwaniczny i rozpoczyna się proces topienia tytanu. Po upływie określonego czasu tygiel topiący gwałtownie się przewraca i metal jest zasysany do formy w próżni, do jego napędzania przyczynia się również jego własny ciężar i wzrastające w tym miejscu ciśnienie argonu. Ta zasada umożliwia uzyskanie dobrych, gęstych odlewów z czystego tytanu.

Kolejnym elementem systemu odlewniczego jest masa osłaniająca.

Ponieważ reaktywność tytanu w stanie stopionym jest bardzo wysoka, wymaga on specjalnych mas osłaniających, które są wykonane na bazie tlenków glinu i tlenków magnezu, co z kolei pozwala zredukować warstwę reakcyjną tytanu do minimum. Dentaurum ma w swojej ofercie kilka takich mas, np. Rematitan Plus – masa osłaniająca do odlewania protez klamrowych, Rematitan Ultra i Trinell do odlewania koron i mostów (ryc. 3, 4). Na przykład Trinell to nowa generacja materiałów osłaniających do tytanu. Pierwsza na świecie szybka inwestycja do tytanu, która oszczędza dużo czasu i daje bardzo czystą powierzchnię metalu, praktycznie bez warstwy reakcyjnej.

Tytan - metal odlewniczy

Tritan 1 i Rematitan M. Min. 99,5% czystości chemicznej. Tritan 1 to tytan klasy 1, odpowiedni do wszystkich rodzajów prac, bardzo niska zawartość tlenu w metalu. Rematitan M - pod względem wytrzymałości należy do tytanu klasy 4, znacznie podwyższona wytrzymałość na rozciąganie i sprężystość, umożliwiają zastosowanie go w protezach zatrzaskowych oraz do prac mostowych o dużej długości.

Co należy wiedzieć podczas pracy z tytanem?

Funkcje symulacji

Rama wykonana pod licówkę ceramiczną powinna mieć zredukowany anatomiczny kształt zęba. Wewnętrzne podparcie ceramiki przez szkielet jest bardzo ważne, ponadto dla korzystnej wymiany ciepła między ceramiką a metalem podczas wypalania wymagana jest obecność żeber chłodzących (rys. 5) lub girlandy. Na mostach o dużej długości obecność girlandy jest również konieczna w celu wzmocnienia ramy. Grubość zaślepek powinna wynosić co najmniej 0,4–0,5 mm. Ramy protez klamrowych są również modelowane nieco grubsze, w stosunku do ram wykonanych ze stopów chromowo-kobaltowych.

przypinanie

Właściwe zakotwienie (założenie wlewów i wykonanie systemu wlewowego), a także poprawna lokalizacja w rowie odgrywa ogromną rolę i odbywa się ściśle według zasad proponowanych przez producenta instalacji odlewniczych. Dentaurum oferuje następujące wymagania dla systemu odlewniczego Rematitan. W przypadku koron i mostów zastosowanie wyłącznie specjalnego stożka odlewniczego, który pozwala optymalnie poprowadzić metal do odlewanego przedmiotu. Wysokość kanału wlewowego od stożka do belki zasilającej wynosi 10 mm przy średnicy 4–5 mm. Średnica belki podającej wynosi 4 mm.

Podwodne kanały wlewowe do odlewu przedmiotu o średnicy 3 mm i wysokości nie większej niż 3 mm. Bardzo ważne: kanały podwodne nie powinny znajdować się naprzeciw kanału wlotowego (Rys. 6 i 7), w przeciwnym razie prawdopodobieństwo powstawania porów gazowych jest bardzo duże. Wszystkie połączenia muszą być bardzo gładkie, bez ostrych narożników itp. aby zminimalizować turbulencje, które występują podczas zalewania metalu, co prowadzi do powstawania porów gazowych. System wlewów do protez zatrzaskowych, a zwłaszcza odlewanych podstaw protez całkowitych, różni się również od systemów wlewowych, których używamy do odlewania protez zatrzaskowych ze stopów chromowo-kobaltowych.

We wszystkich trzech wspomnianych instalacjach odlewniczych, na zasadzie dwukomorowej, tytan topi się w komorze topienia w środowisku argonu, na tyglu miedzianym za pomocą łuku elektrycznego i wtłaczany jest do formy za pomocą próżni lub ciśnienia argonu. Charakterystyczny jest sposób prowadzenia metalu oraz system kołkowania, które wpływają na ilość błędów podczas odlewania.

warstwa alfa

Poprzez reakcję i dyfuzję pierwiastków gazowych i stałych (tlen, węgiel, krzem itp.) z atmosfery komory topienia i masy osłaniającej powstaje strefa reakcji i twardsza powierzchnia tytanu. Ta zmiana twardości zależy od substancji, z których wykonana jest masa osłaniająca i wynikających z tego reakcji z ciekłym tytanem.

Warstwa powierzchniowa lub warstwa alfa jest tak krucha i zanieczyszczona, że ​​podczas wstępnej obróbki tytanu, zwłaszcza pod licowanie ceramiczne, musi zostać całkowicie usunięta.

Zmiana struktury krystalicznej

W zastosowaniach dentystycznych ogromne znaczenie ma przejście tytanu w temperaturze 882,5°C z jednego stanu krystalicznego do drugiego. Tytan przechodzi w tej temperaturze od tytanu alfa z sześciokątną siecią krystaliczną do tytanu Wetta z sześcienną. Wiąże się to nie tylko ze zmianą jego parametrów fizycznych, ale także zwiększeniem jego objętości o 17%.

Z tego powodu konieczne jest również użycie specjalnej ceramiki, której temperatura wypalania musi być niższa niż 880 °C.

warstwa pasywna

Tytan ma bardzo silne pragnienie w temperaturze pokojowej z tlenem atmosferycznym do natychmiastowego utworzenia cienkiej ochronnej warstwy tlenku, która chroni go w przyszłości przed korozją i powoduje dobrą tolerancję tytanu przez organizm.

Warstwa pasywna ma zdolność samoregeneracji.

Ta warstwa na różnych etapach pracy z tytanem musi być gwarantowana.

Po piaskowaniu, przed czyszczeniem parą podbudowy, należy pozostawić podbudowę na co najmniej 5 minut. być pasywowany. Świeżo wypolerowaną protezę należy pasywować przez co najmniej 10-15 minut, inaczej nie ma gwarancji dobrego połysku wykonanej pracy.

Wymagania dotyczące przetwarzania w zależności od materiału

Podczas obróbki tytanu należy wziąć pod uwagę właściwości fizyczne, fazy utleniania i zmiany sieci krystalicznej.

Właściwą obróbkę można z powodzeniem przeprowadzić tylko specjalnymi frezami do tytanu, ze specjalnym uzębieniem poprzecznym (rys. 10). Zmniejszony kąt nachylenia powierzchni roboczej umożliwia optymalne usuwanie dość miękkiego metalu przy jednoczesnym dobrym chłodzeniu narzędzia. Obróbka tytanu powinna odbywać się bez silnego nacisku na narzędzie.

Przy niewłaściwym narzędziu lub silnym nacisku możliwe jest miejscowe przegrzanie metalu, któremu towarzyszy silne tworzenie się tlenku i zmiana sieci krystalicznej. Wizualnie na obrabianym przedmiocie następuje zmiana koloru i lekko chropowata powierzchnia. W tych miejscach nie będzie koniecznej adhezji do ceramiki (możliwość spękań i odprysków), jeżeli nie będą to obszary fornirowane, to dalsza obróbka i polerowanie również nie spełni wymagań.

Frezy tytanowe należy przechowywać oddzielnie od innych narzędzi. Należy je regularnie czyścić strumieniem pary i szczotkami z włókna szklanego, aby usunąć wszelkie pozostałości tytanu.

Używanie różnych krążków i kamieni karborundowych lub diamentowych głowic podczas obróbki tytanu powoduje znaczne zanieczyszczenie powierzchni tytanu, co z kolei prowadzi również do pęknięć i odprysków w ceramice. Dlatego użycie powyższych narzędzi nadaje się tylko do obróbki np. ram protez klamrowych, a stosowanie głowic diamentowych powinno być całkowicie wykluczone. Szlifowanie i dalsze polerowanie odsłoniętych obszarów tytanu jest możliwe tylko przy użyciu gum ściernych i past polerskich przystosowanych do tytanu. Wiele firm zajmujących się produkcją narzędzi obrotowych produkuje obecnie wystarczający asortyment frezów i gum ściernych do tytanu.

Na przykład w codziennej pracy wykorzystuję narzędzia obróbcze firmy Dentaurum (ryc. 11).

Odpowiednie parametry obróbki dla tytanu:

– Niska prędkość obrotowa rękojeści – max. 15 000 obr./min

– Niski nacisk narzędzia

– Przetwarzanie okresowe.

– Obróbka ramy tylko w jednym kierunku.

– Unikaj ostrych narożników i metalowych zakładek.

– Do szlifowania i polerowania używać wyłącznie odpowiednich gum ściernych i past polerskich.

– Okresowe czyszczenie frezów strumieniem pary i szczotką z włókna szklanego.

Piaskowanie tytanu

Piaskowanie przed nałożeniem warstwy sczepnej pod powłoki ceramiczne oraz okładziny z materiałów kompozytowych musi spełniać następujące wymagania:

– Czysty, wyłącznie jednorazowy tlenek glinu.

– Maksymalna wielkość ziarna piasku 150 µm, optymalna 110–125 µm.

– Maksymalny nacisk ołówka 2 bary.

– Kierunek spływu piasku pod kątem prostym do powierzchni.

Po przetworzeniu należy pozostawić przetworzony przedmiot na 5-10 minut. pasywować, a następnie oczyścić parą powierzchnię.

Wypalanie tlenkowe lub podobne procedury podczas pracy z tytanem są całkowicie wykluczone. Całkowicie wykluczone jest również stosowanie kwasów lub trawienia.

W drugiej części naszego artykułu, który ukaże się w jednym z kolejnych numerów, rozważymy aspekty licówek tytanowo-ceramicznych, licówek z materiałami kompozytowymi, możliwości wykonania protez klamrowych i kombinowanych z tytanu.

Ważna informacja:

Tytan nie jest stopem - to czysty pierwiastek chemiczny, metal;

· Liczebnik porządkowy w układzie okresowym 22;

Tytan ma zdolność pozostawania bezwładnym przez długi czas w ciele;

· Czysty tytan jest stosowany w protezach zębowych w czterech klasach (od T1 do T4);

Twardość w zależności od gradacji od 140 do 250 jednostek,

KTR 9,6 x 10 (-6) K (-1);

Okładziny ceramiczne wymagają specjalnej ceramiki;

· Temperatura topnienia 1 668 °С, wysoka reaktywność;

Stosowanie specjalnych maszyn odlewniczych i materiałów osłaniających;

Gęstość 4,51 g/cm3;

Około czterokrotnie mniejsza gęstość, a co za tym idzie waga, w stosunku do złota, daje pacjentom większy komfort podczas użytkowania protez;

Stopy kobaltowo-chromowe

Stopy Co-Cr po raz pierwszy zastosowano w praktyce dentystycznej w latach 30. XX wieku i od tego czasu z powodzeniem zastępują stopy typu IV zawierające złoto w produkcji szkieletów protez częściowych, przede wszystkim ze względu na ich stosunkowo niski koszt, co jest istotnym czynnikiem w produkcji tak dużych odlewów.

Mieszanina

Stop zawiera kobalt (55 - 65%) i chrom (do 30%). Innymi głównymi pierwiastkami stopowymi są molibden (4-5%) i rzadziej tytan (5%) (Tabela 3.3.6). Kobalt i chrom tworzą stały roztwór o zawartości chromu do 30%, co stanowi granicę rozpuszczalności chromu w kobalcie; nadmiar chromu tworzy drugą kruchą fazę.

Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa zawartość chromu, tym stop jest bardziej odporny na korozję. Dlatego producenci starają się zmaksymalizować ilość chromu, zapobiegając powstawaniu drugiej kruchej fazy. Molibden jest wprowadzany w celu utworzenia drobnoziarnistej struktury materiału poprzez tworzenie większej liczby centrów krystalizacji podczas procesu krzepnięcia. Ma to tę dodatkową zaletę, że molibden wraz z żelazem zapewnia znaczne wzmocnienie roztworu stałego. Ziarna są jednak dość duże, chociaż ich granice są bardzo trudne do określenia ze względu na gruboziarnistą strukturę dendrytyczną stopu.

Węgiel, który występuje tylko w niewielkich ilościach, jest niezwykle ważnym składnikiem stopu, ponieważ niewielkie zmiany jego zawartości ilościowej mogą znacząco zmienić wytrzymałość, twardość i plastyczność stopu. Węgiel może łączyć się z dowolnym innym pierwiastkiem stopowym, tworząc węgliki. Cienka warstwa węglików w strukturze może znacznie zwiększyć wytrzymałość i twardość stopu. Jednak zbyt dużo węglika może prowadzić do nadmiernej kruchości stopu. Stanowi to problem dla technika dentystycznego, który musi upewnić się, że stop nie absorbuje nadmiernej ilości węgla podczas topienia i odlewania. Rozkład węglików zależy także od temperatury odlewania i stopnia wychłodzenia monokryształy węglików wzdłuż granic ziaren są lepsze niż ich ciągła warstwa wokół ziaren.

Nieruchomości

Dla techników dentystycznych stopy te są trudniejsze w obróbce niż stopy zawierające złoto, ponieważ przed odlaniem muszą zostać podgrzane do bardzo wysokich temperatur. Temperatura odlewania tych stopów mieści się w zakresie 1500-1550°C, a związany z tym skurcz odlewniczy wynosi około 2%.

Problem ten został w dużej mierze rozwiązany wraz z pojawieniem się sprzętu do odlewania indukcyjnego i ogniotrwałych materiałów do formowania na bazie fosforanów.

W tak wysokich temperaturach spada dokładność odlewania, co znacznie ogranicza zastosowanie tych stopów, głównie do wytwarzania protez częściowych.

Stopy te są trudne do polerowania konwencjonalnymi środkami mechanicznymi ze względu na ich wysoką twardość. W przypadku powierzchni wewnętrznych protez, które przylegają bezpośrednio do tkanek jamy ustnej, stosuje się metodę polerowania elektrolitycznego, aby nie pogorszyć jakości dopasowania protezy, natomiast powierzchnie zewnętrzne należy wypolerować mechanicznie. Zaletą tej metody jest to, że czysto wypolerowana powierzchnia utrzymuje się dłużej, co jest istotną zaletą protez ruchomych.

Brak plastyczności, pogarszany przez wtrącenia węgla, jest szczególnym problemem, w szczególności dlatego, że stopy te są podatne na tworzenie się porów podczas odlewania. W połączeniu te niedociągnięcia mogą prowadzić do złamania wyjmowanych klamer protezy.

Istnieje jednak kilka właściwości tych stopów, które czynią je niemal idealnymi do szkieletów protez częściowych. Moduł sprężystości stopu Co-Cr wynosi zwykle 250 GPa, podczas gdy dla stopów omówionych wcześniej wartość ta mieści się w przedziale 70-100 GPa. Tak wysoki moduł sprężystości ma tę zaletę, że proteza, a zwłaszcza ramiona klamrowe, mogą być wykonane z cieńszym przekrojem przy zachowaniu wymaganej sztywności.

Połączenie tak wysokiego modułu sprężystości z gęstością około połowy stopów zawierających złoto znacznie zmniejsza wagę odlewów. Jest to niewątpliwie duża zaleta dla komfortu pacjenta. Dodatek chromu zapewnia stopy odporne na korozję, które są stosowane w wielu implantach, w tym w stawach biodrowych i kolanowych. Można więc śmiało stwierdzić, że stopy te charakteryzują się wysokim stopniem biozgodności.

Niektóre stopy zawierają również nikiel, który jest dodawany przez producentów podczas wytwarzania stopu w celu zwiększenia wytrzymałości i zmniejszenia twardości. Jednak nikiel jest znanym alergenem i jego stosowanie może powodować reakcje alergiczne w obrębie błony śluzowej jamy ustnej.

stopy tytanu

Zainteresowanie tytanem pod kątem jego zastosowania w produkcji protez ruchomych i nieusuwalnych pojawiło się równocześnie z wprowadzeniem tytanu.

Implanty Vyh. Tytan ma szereg unikalnych właściwości, w tym wysoką wytrzymałość przy niskiej gęstości i biokompatybilność. Dodatkowo założono, że zastosowanie do wykonania koron i mostów na bazie implantów tytanowych innego metalu niż tytan może doprowadzić do efektu galwanicznego.

Odkrycie pierwiastka tytanu wiąże się z nazwiskiem wielebnego Williama Gregora w 1790 roku, ale pierwszą próbkę czystego tytanu uzyskano dopiero w 1910 roku. Czysty tytan otrzymuje się z rudy tytanu (np. rutylu) w obecności węgla lub chloru. Otrzymany w wyniku ogrzewania TiCl4 jest redukowany roztopionym sodem do postaci gąbki tytanowej, którą następnie topi się pod próżnią lub w argonie w celu uzyskania kęsa metalu (wlewka).

Mieszanina

Z klinicznego punktu widzenia najbardziej interesujące są dwie formy tytanu. Jest to technicznie czysta forma tytanu i stopu tytanu - 6% aluminium - 4% wanadu.

Komercyjnie czysty tytan

Tytan- metal podatny na przemiany alotropowe lub polimorficzne, o strukturze heksagonalnej zwartej (a) w niskich temperaturach i strukturze bcc (P) w temperaturach powyżej 882C. Czysty tytan to tak naprawdę stop tytanu z tlenem (do 0,5%). Tlen jest w roztworze, więc metal jest jedyną fazą krystaliczną. Pierwiastki takie jak tlen, azot i węgiel są lepiej rozpuszczalne w heksagonalnej, gęsto upakowanej strukturze fazy α niż w sześciennej strukturze fazy 3. Pierwiastki te tworzą pośrednie roztwory stałe z tytanem i przyczyniają się do stabilizacji fazy α. Pierwiastki takie jak molibden, niob i wanad działają jako stabilizatory P.

Stop tytanu - 6% aluminium - 4% wanadu

Kiedy aluminium i wanad są dodawane do tytanu w małych ilościach, wytrzymałość stopu staje się wyższa niż w przypadku czystego tytanu Ti. Uważa się, że aluminium jest stabilizatorem a, a wanad działa jako stabilizator B. Gdy są one dodawane do tytanu, temperatura, w której zachodzi przejście rx-P, jest obniżana, tak że obie formy mogą istnieć w temperaturze pokojowej. Zatem Ti - 6% Al - 4% V ma budowę dwufazową a- i 3-ziarnową.

Nieruchomości

Czysty tytan to biały, błyszczący metal, który ma niską gęstość, wysoką wytrzymałość i odporność na korozję. Jest plastyczny i jest pierwiastkiem stopowym wielu innych metali. Stopy tytanu są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym i militarnym ze względu na ich wysoką wytrzymałość na rozciąganie (-500 MPa) oraz odporność na działanie wysokich temperatur. Moduł sprężystości czystego tytanu tech.h.T jest równy PO GPa, tj. połowę modułu sprężystości stali nierdzewnej i stopu kobaltowo-chromowego.

Właściwości wytrzymałościowe czystego tytanu Tex.4.Ti w dużym stopniu zależą od zawartości tlenu i choć wraz ze wzrostem stężenia tlenu wzrasta wytrzymałość na rozciąganie, wskaźnik odkształcenia trwałego oraz twardość, to wszystko odbywa się kosztem spadku plastyczności metal.

Dzięki stopowaniu tytanu z aluminium i wanadem możliwe jest uzyskanie szerokiego zakresu właściwości mechanicznych stopu, przewyższających właściwości handlowo czystego tytanu o czystości technicznej.Takie stopy tytanu są mieszaniną faz a i P, gdzie faza oc jest stosunkowo miękka i ciągliwa, a faza P jest coraz twardsza, chociaż ma pewną plastyczność. W ten sposób, zmieniając względne proporcje faz, można uzyskać szeroką gamę właściwości mechanicznych.

Dla stopu Ti - 6% Al -4% V można uzyskać wyższą wytrzymałość na rozciąganie (-1030 MPa) niż dla czystego tytanu, co poszerza zakres zastosowania stopu m.in. produkcja protez częściowych.

Ważną właściwością stopów tytanu jest ich wytrzymałość zmęczeniowa. Zarówno czysty tytan klasy technicznej T1, jak i stop Ti - 6% Al - 4% V mają dobrze określoną granicę zmęczenia z krzywą S - N (naprężenie - liczba cykli), wyrównującą się po 10 - 10 cyklach naprzemiennego naprężenia, której wartość jest ustalona o 40-50% poniżej wytrzymałości na rozciąganie. Zatem te h. Ti nie należy stosować w przypadkach, gdy wymagana jest wytrzymałość zmęczeniowa powyżej 175 MPa. Przeciwnie, dla stopu Ti - 6% Al - 4% V liczba ta wynosi około 450 MPa.

Jak wiadomo, główną przyczyną niszczenia protezy jest korozja metali, a także występowanie reakcji alergicznych u pacjentów pod wpływem uwalnianych toksycznych składników. Tytan stał się szeroko stosowany właśnie dlatego, że jest jednym z najbardziej odpornych na korozję metali. Te cechy można w pełni przypisać jego stopom. Tytan jest wysoce reaktywny, co w tym przypadku jest jego mocną stroną, ponieważ tworzący się na powierzchni tlenek (TiO2) jest niezwykle stabilny i działa pasywująco na pozostałą część metalu. Wysoka odporność tytanu na korozję w biologicznym obszarze zastosowań jest dobrze zbadana i potwierdzona wieloma badaniami.

Odlewanie stopów tytanu stanowi poważny problem technologiczny. Tytan ma wysoką temperaturę topnienia (~1670°C), co utrudnia kompensację skurczu odlewu podczas chłodzenia. Ze względu na dużą reaktywność metalu odlewanie musi odbywać się w próżni lub w atmosferze obojętnej, co wymaga użycia specjalnego sprzętu. Innym problemem jest to, że roztopiony materiał ma tendencję do reagowania z formą ogniotrwałego materiału do formowania, tworząc warstwę kamienia na powierzchni odlewu, co zmniejsza dopasowanie protezy. Podczas konstruowania protez wspartych na implantach (suprastruktur) należy zachować bardzo wąską tolerancję, aby uzyskać dobre dopasowanie do implantu. W przeciwnym razie retencja implantu w kości może być osłabiona. W odlewach tytanowych często można zaobserwować również porowatość wewnętrzną. Dlatego do produkcji protez tytanowych stosuje się inne technologie, takie jak technologie CAD/CAM w połączeniu z erozją walcową i iskrową.

Niektóre z omówionych powyżej właściwości stopów metali nieszlachetnych przedstawiono w tabeli 3.3.7.

wnioski

Obecnie w stomatologii stosuje się wiele różnych stopów. Aby dokonać racjonalnego wyboru spośród istniejącej różnorodności stopów o wysokiej zawartości złota lub innych rodzajów stopów, dentysta bardziej niż kiedykolwiek musi posiadać wiedzę na temat natury stopów, ich właściwości fizycznych i mechanicznych.

Koszt stopu stanowi znaczną część kosztów protetyki. Jednak tanie stopy zwykle wymagają dodatkowych kosztów produkcji protez, a ostatecznie niższy koszt stopu jest często równoważony przez zwiększony koszt produkcji protezy. Należy również zauważyć, że wysoka zawartość złota w stopie otwiera ogromne możliwości wykonania wysokiej jakości protezy.

Znaczenie kliniczne

Za dobór materiałów do wykonania protez odpowiada wyłącznie dentysta, a nie technik dentystyczny.

Podstawy nauki o materiałach dentystycznych
Richarda van Noorta

480 rub. | 150 UAH | 7,5 $ ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC", BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Teza - 480 rubli, wysyłka 10 minut 24 godziny na dobę, siedem dni w tygodniu i święta

240 rub. | 75 UAH | 3,75 $ ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC", BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Streszczenie - 240 rubli, dostawa 1-3 godziny, od 10-19 (czasu moskiewskiego), oprócz niedzieli

Musheev Ilya Urievich. Zastosowanie stopów tytanu w klinice stomatologii ortopedycznej i implantologii (eksperymentalne badanie kliniczne): praca doktorska ... Doktor nauk medycznych: 14.00.21 / Musheev Ilya Ureevich; [Miejsce obrony: GOU „Instytut Studiów Zaawansowanych Federalnej Agencji Medycznej i Biologicznej”] - Moskwa, 2008. - 216 s.: il.

Wstęp

Rozdział 1 Przegląd literatury

1.1. Stopy metali stosowane w produkcji protez zębowych 12

1.2. Zastosowanie implantów w rehabilitacji ortopedycznej pacjentów z ubytkami w uzębieniu 25

1.3. Tytan i jego stopy: właściwości i zastosowania 31

1.4. Kliniczne reakcje toksyczno-chemiczne i alergiczne podczas stosowania stopów dentystycznych 41

1.5. Teoria procesów korozyjnych 53

Rozdział 2. Materiał i metody badawcze

2.1. Metody badania składu, struktury oraz właściwości fizyko-mechanicznych stopów dentystycznych 75

2.2.1. Badanie właściwości mechanicznych metodą nanoindentacji 75

2.1.2. Badania tribologiczne odporności stopów na zużycie 77

2.1.3. Metody porównywania tytanu odlewanego i frezowanego 79

2.1.4. Metoda badania składu, struktury i właściwości fizyko-mechanicznych stopu po przetopieniu 80

2.2. Metody badania parametrów elektrochemicznych stopów dentystycznych 83

2.2.1. Pomiar podstawowych potencjałów elektrodowych stopów dentystycznych 83

2.2.2. Obróbka cieplna stopów dentystycznych w badaniach elektrochemicznych 85

2.2.3. Pomiar pola elektromagnetycznego i gęstości prądu par kontaktowych stopów dentystycznych 86

2.2.4. Badanie wpływu resurfacingu powierzchni ze stopów dentystycznych 87

2.2.5. Badanie wpływu właściwości środowiska korozyjnego i obciążenia na potencjały elektryczne stopu 87

2.2.6. Oszacowanie szybkości korozji w warunkach stacjonarnych na podstawie wyników pomiarów prądów par styków 91

2.3. Metody badania odpowiedzi ludzkich mezenchymalnych komórek macierzystych na stopy dentystyczne 92

2.4. Charakterystyka materiału klinicznego i metod badań klinicznych 96

2.5. Statystyczne przetwarzanie wyników badań 97

Rozdział 3. Wyniki badań własnych

3.1. Badania porównawcze właściwości strukturalnych, mechanicznych i tribologicznych stopów dentystycznych98

3.1.1. Ocena porównawcza właściwości mechanicznych stopów dentystycznych 98

3.1.2. Badanie porównawcze odporności na ścieranie stopów dentystycznych 103

3.1.3. Badanie porównawcze struktury i właściwości frezowanego i odlewanego tytanu 114

3.1.4. Wpływ cykli termicznych i przetapiania na strukturę stopu... 120

3.2. Porównawcze charakterystyki elektrochemiczne stopów dentystycznych w różnych warunkach funkcjonowania protez 131

3.2.1. Kinetyka tworzenia się stacjonarnych potencjałów elektrycznych stopów dentystycznych 131

3.2.2. Charakterystyka elektrochemiczna stopów po obróbce cieplnej podczas osadzania powłok ceramicznych 141

3.2.3. Wpływ pH, temperatury i napowietrzenia środowiska korozyjnego na zachowanie elektrochemiczne stopów dentystycznych 146

3.2.4. Wpływ cyklicznego obciążenia dynamicznego na zachowanie korozyjne stopu tytanu 166

3.3. Oddziaływanie elektrochemiczne stopów dentystycznych z implantami dentystycznymi 181

3.3.1. Charakterystyka elektrochemiczna par kontaktowych „tytanowy implant-szkielet protetyczny” 181

3.3.1.1. Pomiar EMF i prądów par styków 181

3.3.1.2. Pomiar impulsów potencjalnych i prądów kontaktowych podczas odnawiania powierzchni elementów par kontaktowych oraz badanie kinetyki repasacji odnowionej powierzchni przy zastosowaniu implantów tytanowych 183

3.3.2. Charakterystyka elektrochemiczna par kontaktowych „rama implant-proteza niklowo-tytanowa” 190

3.3.2.1. Pomiar EMF i prądów par styków 190

3.3.2.2. Pomiar prądów pulsacyjnych podczas odnawiania powierzchni elementów par kontaktowych oraz badanie kinetyki repasacji odnowionej powierzchni przy zastosowaniu implantów niklowo-tytanowych 194

3.4. Eksperymentalna ocena proliferacji ludzkich mezenchymalnych komórek macierzystych na stopach metali 206

3.4.1. Ocena cytotoksyczności próbek przy użyciu testu MTT 206

3.4.2. Badanie wpływu badanych próbek na efektywność proliferacji MSC 207

3.5. Ocena kliniczna konstrukcji ortopedycznych na ramach metalowych 211

Rozdział 4. Omówienie wyników badania 222

Referencje 242

Wprowadzenie do pracy

Znaczenie badań. We współczesnej ortopedii

Stopy metali są szeroko stosowane w stomatologii jako odlewane ramy protez stałych i ruchomych. W Rosji stopy kobaltowo-chromowe i niklowo-chromowe są powszechne jako metalowe materiały konstrukcyjne; użycie stopów zawierających złoto jest znikome. Stopy tytanu bioinert są używane znacznie rzadziej, ponieważ odlewanie tytanu wymaga specjalnego sprzętu; doświadczenie kliniczne i technologiczne ze stopami tytanu to za mało.

Tymczasem dobrze znane są doskonałe właściwości biozgodności tytanu, lekkość i wytrzymałość struktur tytanowych; istnieje możliwość licowania podbudów tytanowych ceramiką. Zapotrzebowanie na stopy zawierające tytan do protez dentystycznych rośnie równolegle ze wzrostem wykorzystania implantów dentystycznych, które są w przeważającej części wykonane z tytanu.

Od niedawna oprócz odlewania stało się możliwe frezowanie tytanu na sprzęcie CAD/CAM po zeskanowaniu modelu i wirtualnym modelowaniu protezy. W literaturze nie ma wystarczających informacji na temat skuteczności klinicznej technologii CAD/CAM w porównaniu z odlewami tytanowymi.

Działanie protez wykonanych ze stopów metali wiąże się z
możliwe elektrochemiczne procesy korozji, ponieważ
ślina ma właściwości elektrolityczne.
W odniesieniu do tytanu procesy te były mało badane. kontakt
elektrochemiczne oddziaływanie tytanowych implantów dentystycznych z
inne stopy dentystyczne analizowane w

niewiele badań przy użyciu standardowych metod. W ostatnim czasie pojawiły się nowe możliwości i podejścia metodyczne w ocenie odporności antykorozyjnej stopów metali,

na przykład w badaniach tribologicznych odporności na zużycie; pomiar parametrów elektrochemicznych podczas odnawiania powierzchni, przy zmianie charakterystyki sztucznej śliny, podczas cykli termicznych, a zwłaszcza obciążeń dynamicznych konstrukcji metalowych. Możliwe stało się badanie reakcji kultur komórek ludzkich na różne stopy dentystyczne.

Dużym zainteresowaniem cieszy się stop tytanu z efektem przywracania formy – nikielek tytanu, z którego można wykonywać stałe i ruchome protezy oraz implanty. Jego właściwości w odniesieniu do celów stomatologii ortopedycznej i implantologii nie są do końca poznane, zwłaszcza w aspekcie porównawczym. Z punktu widzenia elektrochemii nie było uzasadnienia dobór optymalnych stopów do protez opartych na implantach tytanowo-niklowych z efektem odtworzenia kształtu.

Cel badania: kliniczne i laboratoryjne uzasadnienie zastosowania stopów tytanu i technologii ich przetwarzania w klinice stomatologii ortopedycznej i implantologii.

Cele badań:

Porównanie właściwości fizyko-mechanicznych i tribologicznych (odporność na zużycie) stopów dentystycznych i stopów tytanu.

Porównanie składu, struktury i właściwości stopu tytanu do frezowania protez CAD/CAM oraz tytanu odlewanego, a także właściwości stopów po przetopieniu.

Odkrycie wpływu stopów dentystycznych na cechy proliferacyjne hodowli ludzkich mezenchymalnych komórek macierzystych.

Badanie w warunkach laboratoryjnych wskaźników odporności korozyjnej protez odlewanych i metalowo-ceramicznych z wykorzystaniem powszechnie stosowanych stopów dentystycznych i stopów tytanu.

Ustalenie właściwości elektrochemicznych zastosowania implantów wykonanych z tytanu i nikliku tytanu, w tym w przypadku naruszenia (odnowienia) powierzchni protez i implantów podczas ich eksploatacji.

Ustal różnice w zachowaniu elektrochemicznym stopów dentystycznych za pomocą eksperymentalnej zmiany właściwości ośrodka elektrokorozyjnego (pH, stopień napowietrzenia).

Zbadanie wpływu obciążenia dynamicznego tytanowych protez i implantów na ich parametry elektrochemiczne.

Przeprowadzić subiektywną i obiektywną ocenę konstrukcji protetycznych wykonanych z różnych stopów dentystycznych, w tym na implantach oraz wykonanych w technologii CAD/CAM, w dłuższej perspektywie po zakończeniu leczenia ortopedycznego.

Naukowy nowość Badania. Po raz pierwszy

W ramach nanoindentacji zbadano w podobnych warunkach doświadczalnych główne właściwości mechaniczne: twardość, moduł sprężystości, procent możliwego do odzyskania odkształcenia - popularne stopy dentystyczne, stopy tytanu i nikiel tytanu. Jednocześnie po raz pierwszy przeprowadzono badania tribologiczne stopów dentystycznych, w tym stopów zawierających tytan; dokonano porównania ich odporności na zużycie oraz charakteru niszczenia stopów na podstawie mikrofotografii.

Po raz pierwszy porównano skład, strukturę, właściwości fizyczne i mechaniczne standardowych kęsów tytanowych do odlewania i frezowania (z wykorzystaniem technologii CAD/CAM) za pomocą analizy metalograficznej, dyfrakcji rentgenowskiej oraz pomiaru nanoindentacji. Po raz pierwszy, stosując lokalną analizę dyspersyjną energii i półilościowe oznaczanie składu chemicznego, metalografię i rentgenowską analizę faz strukturalnych, ujawniono wpływ wielokrotnego przetapiania stopu dentystycznego na jego właściwości.

Po raz pierwszy zbadano dynamicznie potencjały elektryczne stopów tytanu i tytanoniklu w porównaniu z nieszlachetnymi i szlachetnymi stopami dentystycznymi w sztucznej ślinie, w tym po ich cyklach termicznych z ceramicznym wyłożeniem protez. Po raz pierwszy ustalono zmianę potencjałów elektrycznych stopów wraz ze zmianą parametrów (pH, napowietrzenie) sztucznej śliny oraz dynamicznym obciążeniem konstrukcji metalowych.

Po raz pierwszy porównano parametry elektrochemiczne par kontaktowych „szkielet protezy – implant podtrzymujący” przy użyciu tytanowo-niklowych i tytanowych implantów oraz podstawowych stopów konstrukcyjnych do protez dentystycznych. Po raz pierwszy przeprowadzono obliczenia ubytków korozyjnych w przypadku uszkodzenia powierzchni implantów niklowo-tytanowych i tytanowych oraz osadzonych na nich metalowych ram protez.

Po raz pierwszy w hodowli ludzkich mezenchymalnych komórek macierzystych zbadano toksyczność stopów dentystycznych pod kątem proliferacji, adhezji i żywotności komórek.

Po raz pierwszy przeprowadzono kliniczne porównanie objawów korozji protez wykonanych ze stopów nieszlachetnych, odlewanego i frezowanego tytanu przy użyciu technologii CAD/CAM.

Praktyczne znaczenie badania.

Ustalono tożsamość składu, struktury oraz podstawowych właściwości fizycznych i mechanicznych certyfikowanych półwyrobów tytanowych do odlewania i frezowania protez z wykorzystaniem technologii CAD/CAM; ujawniono pewne wady metalurgiczne standardowych półfabrykatów tytanowych. Na przykładzie nieszlachetnego stopu dentystycznego potwierdzono negatywny wpływ wielokrotnego przetapiania na jego strukturę oraz właściwości fizyko-mechaniczne przy zachowaniu składu.

Podano główne właściwości fizyczne i mechaniczne

stopy dentystyczne, stopy tytanu i nikiel tytanu wg

wyniki identycznych testów na stanowisku. Przedstawiono istotne klinicznie różnice w stopniu i charakterze zużycia badanych stopów dentystycznych. Potwierdzono ważną dla implantologii właściwość nikliku tytanu – wysoką wartość powrotu sprężystego podczas jego obciążania.

Z punktu widzenia elektrochemii przedstawiono wady i zalety różnych stopów dentystycznych (w tym stopów zawierających tytan) w różnych warunkach eksploatacji: w obecności protez odlewanych lub metalowo-ceramicznych, w tym na bazie tytanu lub niklowo-tytanowych implantów oraz z naruszeniem ich powierzchni. Wykazano, że celowość stosowania protez metalowo-ceramicznych z pełnym wyłożeniem metalowych ram zmniejsza ryzyko wystąpienia reakcji elektrochemicznych w jamie ustnej i zmniejsza zasoby eksploatacyjne protez.

Wykazano obojętność wszystkich stopów dentystycznych na hodowlę komórkową ludzkiej tkanki mezenchymalnej, a także pewne różnice w reakcji mezenchymalnych komórek macierzystych.

Podano statystyki pogarszania się właściwości użytkowych i estetycznych protez opartych na szkieletach metalowych z różnych stopów dentystycznych oraz powikłań toksycznych i chemicznych. Klinicznie potwierdzona skuteczność stosowania protez na odlewanych i frezowanych ramach tytanowych przy uzupełnianiu ubytków w uzębieniu oraz przy stosowaniu implantów tytanowych.

Podstawowe przepisy dotyczące obrony.

1. Z punktu widzenia elektrochemii i zapobiegania toksycznym i chemicznym oddziaływaniom na tkanki jamy ustnej najbardziej optymalne dla protetyki na implantach tytanowych i niklowo-tytanowych są protezy stałe z okładziną pełnoceramiczną na szkieletach wykonanych z dowolnego stopu dentystycznego; wykonanie jednoczęściowych niepowlekanych protez na implantach tytanowych jest wskazane, gdy

stosowanie stopów zawierających tytan i złoto, a na implantach niklowo-tytanowych - stopów niklowo-tytanowych lub chromowo-kobaltowych.

Czynnikami zmniejszającymi odporność korozyjną stopów dentystycznych są zmiany pH i odpowietrzanie śliny, mała odporność na zużycie i naruszenie integralności powierzchni protezy podczas jej eksploatacji, a także wielokrotne przetapianie stopu.

Obciążenie funkcjonalne metalowych protez i implantów powoduje znaczne wahania parametrów elektrochemicznych stopów dentystycznych w wyniku nieciągłości powierzchniowych warstw tlenków.

Skład i właściwości stopów tytanu do odlewania i frezowania są podobne; Protezy tytanowe CAD/CAM mają zalety technologiczne i kliniczne.

Zwykłe stopy dentystyczne, stopy tytanu i nikiel tytanu nie mają toksycznego wpływu na ludzkie mezenchymalne komórki macierzyste.

Według kliniki obiektywne i subiektywne objawy toksyczno-chemiczne przy stosowaniu nieszlachetnych stopów dentystycznych są częstsze w porównaniu ze stopami zawierającymi tytan; obecność tytanowych implantów jako podpór dla protez nie prowadzi do klinicznych objawów korozji kontaktowej, pod warunkiem przestrzegania starannej higieny jamy ustnej.

Zatwierdzenie wyników badań. Wyniki badań zostały przedstawione na Ogólnorosyjskiej Konferencji „Superelastyczne stopy z pamięcią kształtu w stomatologii”, I Ogólnorosyjski Kongres „Implantacja stomatologiczna” (Moskwa, 2001); na I kongresie Europejskiej Konferencji nt

problemy implantologii stomatologicznej (Lwów, 2002); na VIII Ogólnorosyjskiej Konferencji Naukowej i VII Kongresie StAR Rosji (Moskwa, 2002); na V Rosyjskim Forum Naukowym "Stomatologia - 2003" (Moskwa, 2003); na Międzynarodowej Konferencji „Nowoczesne Aspekty Rehabilitacji w Medycynie” (Erywań, 2003); na VI Rosyjskim Forum Naukowym „Stomatologia 2004”, (Moskwa); na Międzynarodowej Konferencji Materiały medyczne z pamięcią kształtu i nowe technologie w medycynie (Tomsk, 2007); na Konferencji naukowo-praktycznej poświęconej 35. rocznicy powstania Centralnej Szkoły Medycznej nr 119 (Moskwa, 2008); na V Ogólnorosyjskiej Konferencji Naukowo-Praktycznej „Edukacja, nauka i praktyka w stomatologii” na temat „Implantologia w stomatologii” (Moskwa, 2008); na spotkaniu pracowników Katedry Stomatologii Klinicznej i Implantologii Instytutu Studiów Zaawansowanych Federalnej Agencji Medycznej i Biologicznej Rosji (Moskwa, 2008).

Wdrożenie wyników badań. Wyniki badań zostały wprowadzone do praktyki Klinicznego Centrum Stomatologii Federalnej Agencji Medycznej i Biologicznej Rosji, Centralnego Instytutu Badawczego Stomatologii i Chirurgii Szczękowo-Twarzowej, Narodowego Centrum Medyczno-Chirurgicznego, kliniki KARAT (Nowokuźnieck) , klinika CSP-Lux (Moskwa); w procesie edukacyjnym Wydziału Stomatologii Klinicznej i Implantologii Instytutu Studiów Zaawansowanych Federalnej Agencji Medycznej i Biologicznej Rosji, Oddziału Stomatologii Ogólnej Praktyki z kursem techników dentystycznych Moskiewskiego Państwowego Uniwersytetu Medycznego, Laboratorium Materiałów Medycznych MISiS.

Objętość i struktura rozprawy. Praca przedstawiona na 265 arkuszach maszynopisu, składa się ze wstępu, przeglądu literatury, trzech rozdziałów badań własnych, wniosków, zaleceń praktycznych oraz indeksu literatury. Rozprawa jest ilustrowana 78 rysunkami i 28 tabelami. Indeks literaturowy obejmuje 251 źródeł, w tym 188 krajowych i 63 zagranicznych.

Stopy metali stosowane w produkcji protez dentystycznych

Istnieją zasadnicze różnice we właściwościach chemicznych i fizycznych między tymi dwiema grupami. W procesie pracy stomatologicznej należy wziąć pod uwagę te różnice. Czysty tytan zajmuje podwójną pozycję. Z chemicznego punktu widzenia iw aspekcie obróbki dentystycznej, należący do stopów metali nieszlachetnych, posiada właściwości mechaniczne bardziej charakterystyczne dla stopów metali szlachetnych.

Skład stopów złotonośnych obejmuje złoto (39-98%), platynę (do 29%), pallad (do 33%), srebro (do 32%), miedź (do 13%) i niewielką ilość pierwiastków stopowych. Skład stopów palladu obejmuje (35-86%) pallad, do 40% srebra, do 14% miedzi, do 8% indu itp. Stopy zawierające srebro zawierają 36-60% srebra, 20-40% palladu , do 18% miedzi i inne

Skład stopów nieszlachetnych, w szczególności kobaltu i chromu, obejmuje 33-75% kobaltu, 20-32% chromu, do 10% molibdenu i innych dodatków. Stopy niklowo-chromowe zawierają 58-82% niklu, 12-27% chromu, do 16% molibdenu. Nikielek tytanu zawiera w przybliżeniu równe części niklu i tytanu. Stopy zawierające żelazo (stale) zawierają do 72% żelaza, do 18% chromu, do 8% niklu, do 2% węgla. Stopy tytanu zawierają co najmniej 90% tytanu, do 6% aluminium, do 4% wanadu i mniej niż 1% żelaza, tlenu i azotu.

Prawie wszystkie stopy kobaltu zawierają zanieczyszczenia niklem. Ale zawartość niklu w nich powinna być na poziomie, który nie stanowi zagrożenia. Tak więc zawartość niklu w protezie klamrowej, która jest wykonana z wysokiej jakości stopu kobaltowo-chromowego, odpowiada w przybliżeniu ilości niklu spożywanego codziennie z pożywieniem.

Obecnie bezwęglowe stopy kobaltowo-chromowe są szeroko stosowane do produkcji koron i mostów metalowo-ceramicznych, na przykład zachodnie firmy produkują: KRUPP - stop Bondi-Loy, BEGO - Wirobond, DENTAURUM - stop CD. W USA firma MINEOLA A.ROSENS ON INC produkuje stop Arobond. Podobne stopy „KH-DENT” i „Cellite-K” są produkowane w Rosji.

Obecnie stopy niklowo-chromowe są szeroko stosowane do obróbki metali z ceramiką wraz ze stopami kobaltowo-chromowymi. Prototypem tych stopów był stop żaroodporny „NIKHROM” -Kh20N80, stosowany w przemyśle do produkcji elementów grzejnych. Dla większej sztywności jest stopiony z molibdenem lub niobem, dla poprawy właściwości odlewniczych - z krzemem.

Najpopularniejszym z tych stopów jest stop BEGO Wiron 88; podobne stopy są produkowane w Rosji: Dental NSAvac, NH-DENT NSvac, Cellite-N.

Tytan jest pierwiastkiem najtrudniejszym do uzyskania w absolutnie czystej postaci. Ze względu na swoją wysoką reaktywność wiąże niektóre pierwiastki, przede wszystkim tlen, azot i żelazo. Dlatego czysty tytan (tzw. niestopowy) dzieli się na różne grupy oczyszczania (od kategorii 1 do kategorii 4). Ze względu na właściwości mechaniczne nie zawsze wskazane jest stosowanie metalu najwyższej kategorii. Domieszki zawierające tytan mają lepsze właściwości mechaniczne.

Twórcy stopów zalecają wytwarzanie niektórych struktur ortopedycznych z różnych stopów dentystycznych. Tak więc do produkcji wkładów zaleca się złoto z referencją producenta - „doskonałe”; z odniesieniem „możliwe zastosowanie” odnosi się do stopów na bazie palladu, srebra, kobaltu, niklu i tytanu. Do wykonania koron i mostów z podszewką z tworzywa sztucznego „doskonałe” są stopy złota, palladu, srebra, kobaltu, niklu i tytanu, a z podszewką ceramiczną – złoto, pallad, kobalt, nikiel, tytan (możliwość zastosowania srebra stopy na bazie). W przypadku protez klamrowych stopy na bazie kobaltu są „doskonałe”, a stopy na bazie złota, palladu, kobaltu, niklu i tytanu są „możliwe do zastosowania”. Według producentów implanty świetnie nadają się do wykonania z tytanu, ale być może ze stopu kobaltowo-chromowego. Suprakonstrukcje zaleca się wykonywać z oznaczeniem „excellent fit” ze złota, palladu, kobaltu, niklu, tytanu. Co do materiałów, które mają być stosowane na implanty i suprastruktury, autor niniejszej rozprawy nie zgadza się, uznając za słuszne stosowanie zasady monometalu (tytanu) w implantologii.

Oprócz właściwości fizycznych i mechanicznych wybór stopu jest ważny ze względu na jego zgodność biologiczną. Punktem odniesienia dla bezpieczeństwa biologicznego jest korozyjne zachowanie materiału. W stopach metali szlachetnych zawartość samych metali szlachetnych (złota, platyny, palladu i srebra) powinna być jak najwyższa. Biorąc pod uwagę zachowanie korozyjne stopów metali nieszlachetnych (stopów kobaltowo-chromowych i niklowo-chromowych), należy uwzględnić zawartość chromu. Zawartość chromu musi przekraczać 20%, aby zapewnić wystarczającą stabilność w środowisku jamy ustnej. Zawartość mniejsza niż 20 (15%) może powodować wysokie uwalnianie jonów. Powszechnie wiadomo, że istnieją różnice między biologicznymi funkcjami metalu. Są to tak zwane pierwiastki niezbędne, pierwiastki nieistotne oraz metale toksyczne. Pierwiastki z pierwszej grupy są niezbędne organizmowi człowieka do jego funkcjonowania. Takie pierwiastki są składnikami enzymów, witamin (np. kobalt dla witaminy B12) lub innych ważnych cząsteczek (np. żelazo w hemoglobinie do transportu tlenu). Nieistotne elementy nie szkodzą ciału, ale organizm ich nie potrzebuje. Ostatnia grupa to elementy niebezpieczne dla organizmu. Takich metali nie należy stosować w stopach dentystycznych.

Kliniczne reakcje toksyczno-chemiczne i alergiczne podczas stosowania stopów dentystycznych

Pilność problemu reakcji toksyczno-chemicznych i alergicznych podczas stosowania stopów dentystycznych nie znika.

Tak więc Dartsch RS, Drysch K., Froboess D. badali toksyczność pyłów przemysłowych w laboratorium dentystycznym, w szczególności zawierających stopy szlachetnych i nieszlachetnych stopów dentystycznych. Do badań wykorzystano hodowle komórkowe L-929 (mysie fibroblasty) do określenia liczby żywych komórek i obliczenia współczynnika wzrostu komórek w obecności pyłu metalicznego przez trzy dni. W tym przypadku zamodelowano trzy warianty narażenia: gdy pył dostał się do ust (roztwór syntetycznej śliny wg EN ISO 10271 – pH 2,3), kiedy dostał się na skórę rąk (kwaśny roztwór syntetycznego potu wg EN ISO 105-E04 - pH 5,5), w przypadku narażenia na działanie roztworów detergentów do mycia rąk (kwaśny roztwór syntetycznego potu zgodnie z EN ISO 105-E04 - pH 5,5) w połączeniu z dodatkami antybiotykowymi (penicylina/streptomycyna).

Podczas gdy dla kontrolnej hodowli komórkowej czynnik wzrostu wynosił 1,3 podwojenia populacji (tj. każda komórka kolonii dzieliła się na dwie części około 1,3 razy dziennie), poziom spadku czynnika wzrostu komórek z ekstraktami próbek zależał od stopnia ich rozcieńczenie. Maksymalną toksyczność ma próbka pobrana bezpośrednio na stanowisku pracy technika, której skład obejmuje pyły metali szlachetnych i nieszlachetnych. Oznacza to, że obróbka stopów przy produkcji cermetali wiąże się z oczywistymi zagrożeniami zdrowotnymi. Dotyczy to w pełni próbki pobranej z centralnej instalacji wentylacyjnej laboratorium.

Nietolerancja strukturalnych materiałów dentystycznych opiera się na charakterystyce reakcji organizmu na ich skład; Zaproponowano różne metody diagnozowania tych stanów. Tsimbalistov A.V., Trifonov B.V., Mikhailova E.S., Lobanovskaya A.A. lista: analiza pH śliny, badanie składu i parametrów śliny, badania krwi, stosowanie metody diagnostyki akupunkturowej wg R.Volla, ciągła diagnostyka punktowa, pomiar wskaźnika reaktywności bioelektromagnetycznej tkanek, testy ekspozycyjne i prowokacyjne, testy leukopeniczne i trombopeniczne, testy skórne, immunologiczne metody badań. Autorzy opracowali wewnątrzustne nabłonkowe testy alergologiczne, w których ocenia się stan mikrokrążenia za pomocą biomikroskopii kontaktowej z użyciem mikroskopu MLK-1. Do przetwarzania jakościowych i ilościowych cech mikrokrążenia mikroskop jest uzupełniony o kolorową analogową kamerę wideo i komputer osobisty.

Marenkova M.L., Zholudev SE, Novikova V.P. przeprowadzili badanie poziomu cytokin w płynie ustnym u 30 pacjentów z protezami zębowymi i objawami ich nietolerancji. Zastosowano test immunoenzymatyczny z odpowiednimi zestawami odczynników ZAO Vector-Best. Stwierdzono wzrost zawartości cytokin prozapalnych w ślinie pacjentów z nietolerancją protez, aktywację komórkowej odpowiedzi immunologicznej bez aktywacji procesów autoimmunizacyjnych i alergicznych. I tak u osób z nietolerancją protez stwierdza się nieswoisty proces zapalny i zmiany destrukcyjne w błonie śluzowej jamy ustnej.

Oleshko V.P., Zholudev SE, Bankov VI. zaproponował kompleks diagnostyczny „SEDC” w celu określenia indywidualnej tolerancji materiałów konstrukcyjnych. Fizjologiczny mechanizm diagnostyki opiera się na analizie zmian parametrów słabo impulsowych, kompleksowo modulowanych pól elektromagnetycznych o niskiej częstotliwości, najbardziej adekwatnych dla żywego organizmu. Cechą kompleksu jest przetwarzanie sygnału odpowiedzi z czujnika przy częstotliwościach nośnych od 104 Hz do 106 Hz. Sygnał odpowiedzi z czujnika zawsze zawiera informację o mikrokrążeniu i metabolizmie w tkance na poziomie komórkowym. Badaną próbkę materiału dentystycznego umieszcza się między ustami pacjenta, co powoduje mikroreakcję chemiczną i zmianę składu chemicznego ośrodka na granicy faz. Pojawienie się składników nieadekwatnych do składu chemicznego środowiska jamy ustnej podrażnia receptory błony śluzowej warg, co znalazło odzwierciedlenie w odczytach urządzenia. Dodatkowo urządzenie posiada 2 światłowody; w stanie początkowym światłowód jest włączony, co odpowiada brakowi procesów galwanicznych.

Lebedev K.A., Maksimovsky Yu.M., Sagan N.N., Mitronin A.V. opisać zasady wyznaczania prądów galwanicznych w jamie ustnej oraz ich uzasadnienie kliniczne. Autorzy przebadali 684 pacjentów z różnymi wtrąceniami metalicznymi w jamie ustnej i objawami galwanizmu w porównaniu ze 112 osobami z protezami i bez objawów galwanizmu; grupa kontrolna 27 osób nie miała wtrąceń metalicznych. Różnicę potencjałów w jamie ustnej mierzono woltomierzem cyfrowym APPA-107.

Metody badania składu, struktury oraz właściwości fizycznych i mechanicznych stopów dentystycznych

Ciągłe wgniatanie stopów w celu zbadania właściwości mechanicznych przeprowadzono na zautomatyzowanym nanotwardościomierzu (CSM Instr.) przy obciążeniach 5 i 10 mN w powietrzu przy użyciu wgłębnika diamentowego Vickersa (ryc. 1). Przy tak małych obciążeniach metodę można uznać za nieniszczącą w makroskali, gdyż głębokość penetracji wgłębnika nie przekraczała 0,5 μm, co umożliwiło badanie odporności na zużycie na tych samych próbkach. Zaletą metody nanoindentacji jest to, że analiza serii eksperymentalnych krzywych obciążenia-odciążenia umożliwia ilościowe określenie właściwości mechanicznych zarówno materiałów stosunkowo miękkich, jak i supertwardych (powyżej 40 GPa) przy użyciu próbki o prostej geometrii z płaską powierzchnią kilku mm2. Obliczenia twardości i modułu sprężystości wykonano metodą Olivera-Farra z wykorzystaniem programu obliczeniowo-kontrolnego „Indentation 3.0”. Zgodnie z danymi eksperymentalnymi powrót sprężysty materiału oblicza się również jako stosunek odkształcenia sprężystego do całkowitego R=(hm-hf)/hm-100%, gdzie hm to maksymalna głębokość zanurzenia, hf to głębokość odcisku po zdjęciu obciążenia. Każdą wartość uśredniono z 6-12 pomiarów.

Ogólny widok konfiguracji Nano-Hardness Testera. Próbkę do badań umieszcza się na stole przedmiotowym, następnie na powierzchnię próbki opuszcza się szafirowy pierścień, który pozostaje w kontakcie z badanym materiałem podczas cyklu załadunku i rozładunku (rys. 2). Normalne obciążenie jest przykładane za pomocą elektromagnesu i przekazywane do wgłębnika przez pionowy pręt. Ruch pręta względem położenia pierścienia jest mierzony przez czujnik pojemnościowy, który jest podłączony do komputera za pośrednictwem płytki interfejsu.

Schemat badania podczas nanoindentacji Cykl ładowanie-rozładowywanie odbywa się z określoną prędkością i ekspozycją. Otrzymane dane przedstawiono w postaci wykresu zależności obciążenia od głębokości wgniecenia (rys. 3).

Aby skalibrować nanotwardościomierz, testy przeprowadza się najpierw na standardowej próbce, a dopiero potem na badanym materiale. Stapiany kwarc o znanej twardości i module Younga (E = 72 GPa, H = 9,5 GPa) jest pobierany jako próbka standardowa.

Badania tribologiczne odporności stopów na zużycie.

Badania odporności na zużycie według schematu „pręt-tarcza” przeprowadzono na zautomatyzowanej instalacji „Tribometru” (CSM Instr.) (w ośrodku roztworu biologicznego (rys. 4, 5, tab. 2). Schemat ten pozwala na badania laboratoryjne przybliżyć rzeczywiste oddziaływanie odlewu ze szkliwem zębów. Atestowana kulka o średnicy 3 mm wykonana z tlenku glinu (moduł Younga E = 340 GPa, współczynnik Poissona 0,26, twardość 19 GPa) służyła jako nieruchome przeciwciało. Tlenek glinu wybrano jako niemetaliczny, nieprzewodzący materiał o strukturze zbliżonej do szkliwa zębów, którego twardość przewyższa twardość badanych stopów. Kulkę umocowano za pomocą uchwytu ze stali nierdzewnej, który przenosił określone obciążenie na kulkę i połączono z czujnikiem siły tarcia. Strefa kontaktu znajdowała się wewnątrz kuwety wypełnionej roztworem biologicznym.

Kompleksowe badanie tribologiczne obejmowało ciągłą rejestrację współczynnika tarcia (c.f.) podczas testów zgodnie z testem „nieruchomy pręt – obracająca się tarcza” na zautomatyzowanym trybometrze (CSM Instr.), a także badanie fraktograficzne rowka zużycia (m.in. pomiary profilu rowka) oraz plamy zużycia na elemencie współpracującym, których wyniki wykorzystano do obliczenia zużycia próbki i elementu współpracującego. Strukturę rowków zużycia (na tarczach) oraz średnicę plam zużycia (na kulkach) badano obserwacyjnie w mikroskopie optycznym AXIOVERT CA25 (Karl Zeiss) przy powiększeniu x (100-500) i stereomikroskopie MBS-10 ( LZOS) przy powiększeniu x (10-58 uM).

Pomiary przekroju pionowego rowków wykonano w 2-4 punktach diametralnie i ortogonalnie przeciwległych na profilometrze Alpha-Step200 (Tensor Instr.) przy obciążeniu 17 mg i średniej wartości pola przekroju i głębokości rowków. określono rowek zużycia. Ilościową ocenę zużycia próbki i przeciwciała przeprowadzono w następujący sposób. Zużycie kulek obliczono ze wzoru: V= 7i h2(r l/3h), gdzie I =r-(-[(W]2)1/2, d to średnica blizny po zużyciu, r to promień kulki, h to wysokość segmentu Zużycie próbki obliczono według wzoru: V= S% gdzie / to obwód, 5 to pole przekroju poprzecznego rowka zużycia Wyniki badań i obserwacje fraktograficzne opracowano za pomocą programu komputerowego InsrtumX for Tribometer , CSM Instr.

Metody porównywania tytanu odlewanego i frezowanego.

Porównano budowę i właściwości wzorcowych półwyrobów do frezowania tytanowych podbudów protetycznych z wykorzystaniem technologii CAD/CAM oraz tytanu otrzymanego metodą odlewania precyzyjnego.

Analizę makro- i mikrostruktury próbek stopu tytanu w postaci płytek o grubości 2–3 mm przeprowadzono nowoczesnymi metodami cyfrowej makro- i mikrofotografii MBS-10 (LZOS) oraz AXIOVERT25CA (Karl Zeiss). Badania przeprowadzono na wypolerowanych skrawkach, które potraktowano wytrawiaczem o składzie 2% HF + 2% NZh)3 + woda destylowana (reszta) w celu ujawnienia mikro i makrostruktury.

Oceny właściwości mechanicznych (twardości i modułu Younga) dokonano metodą Oliver-Pharr według nanoindentacji pomiarowej (ISO 14577) przeprowadzonej na precyzyjnym twardościomierzu NanoHardnessTester (CSM Instr.) przy obciążeniach 10 i 20 mN przy użyciu wgłębnik diamentowy Berkovicha. Zgodnie z danymi eksperymentalnymi powrót sprężysty materiału R obliczono również jako stosunek odkształcenia sprężystego do całkowitego R-(hm-hf)/hm-100%, gdzie hm to maksymalna głębokość zanurzenia wgłębnika, h/ to głębokość odcisku po zdjęciu obciążenia. Wyniki obliczeń uśredniono z 6–12 pomiarów metodą ANOVA.

Charakterystyka elektrochemiczna par kontaktowych „tytanowy implant-szkielet protetyczny”

Typowe krzywe doświadczalne odzwierciedlające odporność stopów na penetrację wgłębnika diamentowego wraz ze wzrostem (gałąź górna) i spadkiem (gałąź dolna) przyłożonego obciążenia YumN przedstawiono na rysunku 11, a wyniki obliczeń właściwości mechanicznych stopów podano w tabeli 6.

Twardość stopów dentystycznych według wyników nanoindentacji mieści się w przedziale 2,6 - 8,2 GPa (ryc. 12, tab. 6). Najbardziej zbliżone właściwościami do szkliwa zębów (według danych literaturowych H = 3,5-4,5 GPa) są stopy zawierające tytan, w tym nikiel tytanu (4,2-5,2 GPa), a także stop na bazie niklu i celitu N.

Twardość stopów cyrkonu i złota z platyną jest prawie 2-krotnie niższa (do 2,6 GPa), podczas gdy stopów kobaltowo-chromowych i stopu niklowo-chromowego Remanium 2000 prawie dwukrotnie wyższa (do 8,2 GPa).

Moduł sprężystości szkliwa zębów wynosi około 100 GPa, dla stopów dentystycznych - od 65,9 do 232,2 GPa. Podobne właściwości dla cyrkonu, nieco wyższe dla stopowego tytanu i stopu złota z platyną. Wszystkie inne stopy, z wyjątkiem niklu tytanu, mają wyższy moduł sprężystości.

Jak wiadomo, dla kości jest on znacznie mniejszy i wynosi E=10 - 40 GPa.

Sądząc po bardzo niskiej wartości E (65,9 ± 2,5 GPa), stop tytanoniklu w warunkach testowych zbliża się do zakresu przemiany martenzytycznej w szczególnym stanie strukturalnym, który charakteryzuje się

Pozostałe stopy wykazują typowe dla metali wartości powrotu sprężystego rzędu 10–20%. Nieznaczne przekroczenie tego poziomu dla stopów kobaltowo-chromowych, tytanu stopowego i stopu niklowo-chromowego Remanium 2000 oraz podwyższone wartości modułu sprężystości można wiązać z powstawaniem faz międzymetalicznych (uporządkowania), tekstury lub szczątkowych pól naprężeń wewnętrznych po odlewanie lub walcowanie.

Tym samym podstawowe parametry fizyko-mechaniczne stopów tytanu zajmują środkową pozycję wśród pospolitych stopów dentystycznych o różnym składzie. Stop tytanowo-niklowy jest interesujący ze względu na szczególnie wysoką wartość powrotu sprężystego. Dane dotyczące nanoindentacji stopu są ważne przy wyborze materiałów konstrukcyjnych do protez i implantów.

Kompleksowe badanie tribologiczne, fraktografia rowków ściernych stworzyły podstawę do określenia odporności na ścieranie stopów dentystycznych. Pomiary modułu sprężystości pozwoliły na oszacowanie naprężeń Hertza w parze tarcia.

Na rycinie 14 przedstawiono obliczone wartości ciśnienia powstającego w wyniku kontaktu płaskiej próbki badanego stopu z kulistym wgłębnikiem z tlenku glinu o średnicy 3 mm (oznaczenia stopów odpowiadają ich składowi zgodnie z tabelą 1).

1 Według wartości naprężeń kontaktowych można wyróżnić 2 grupy stopów. Do pierwszej należą stopy niklowo- i kobaltowo-chromowe, które charakteryzują się wartościami 1,36-1,57 GPa, co odpowiada modułowi Younga 167-232 GPa. Wszystkie te stopy charakteryzują się wysoką odpornością na zużycie (6,75106 mm3/N/m), a zużycie wydaje się przebiegać według tego samego mechanizmu.

Kolejną grupę o wartościach naprężeń stykowych (1,07-1,28) stanowią stopy tytanu i cyrkonu, które wykazały znaczne zużycie (3,245-10" 4 mm3/N/m). Poza tą klasyfikacją znajdują się stopy niklowo-tytanowe i stopy złota z platyną, które formalnie można zaliczyć do drugiej grupy. Stopy te mają swój własny mechanizm zużycia. Próbki stopów kobaltchromu, nikluchromu i platyny wytrzymał test w określonych warunkach, przez resztę testu

Jak widać na ilustracjach na rysunkach 16-17 oraz w tabeli 7, najmniejsze zużycie (2,45-10" mm/N/m) obserwuje się w stopie złoto-platyna, a także w stopie kobaltowo-chromowym Remanium 2000 - 1,75-10-6 mm/N/m Największe zużycie wykazały próbki Rematitan i cyrkonu - odpowiednio 8,244-10-4 i 8,465-10" 4 mm/N/m.

Porównując ryciny 16-20 można stwierdzić, że istnieje specjalny mechanizm zużywania się stopu złota z platyną i tytanoniklu. Najbardziej odporny na zużycie stop złota i platyny ma specjalny mechanizm zużycia związany z jego chemicznie obojętną powierzchnią w środowisku bioroztworów.

Pomimo niskiego modułu sprężystości wykazuje rekordowo niskie zużycie oraz minimalne początkowe i końcowe współczynniki tarcia. Istnieje również specjalny mechanizm zużycia próbki tytanoniklu, w którym jeden z najniższych początkowych współczynników tarcia (k.f.) (0,107) i maksymalny końcowy c.f. (0,7), co jest związane z występowaniem odwracalnej przemiany martenzytycznej w niklu tytanu, inicjowanej zewnętrznym obciążeniem. Świadczy o tym duża amplituda ct. i jego wzrost do końca testu 7-krotnie.

Należy zauważyć, że zwiększone zużycie stopów zawierających tytan wiąże się z przywieraniem metalu do powierzchni kulki, co prowadzi do zmiany geometrii styku (zmniejszenie powierzchni styku) i właściwości przeciwciała (powstanie związku międzymetalicznego typu TIA1 z wysoki moduł Younga), co ostatecznie prowadzi do gwałtownego wzrostu naprężeń kontaktowych w porównaniu z obliczonymi.

Tym samym przeprowadzone badania odporności na zużycie stopów dentystycznych w środowisku roztworu biologicznego wykazały, że największe zużycie (8,24-8,47-10"4 mm3/N/m) wykazują czyste metale tytan (DA2) i cyrkon (DA7), jak również nikiel tytanu (DA1) (5,09-10" 4mm3/N/m). Stopowanie tytanu (DA8 i DA9) zwiększa odporność na zużycie: zużycie stopów VT5 (układ Ti-Al-Sn) i VT 14 (Ti-Al-Mo-V) jest zmniejszone około 2,5-krotnie w porównaniu z czystym tytanem.

Najbardziej odpornym na zużycie stopem jest DA10 na bazie Au-Pt (2,45-10 7 mm3/N/m).

Wystarczająco wysoką odpornością na ścieranie, ale o rząd wielkości gorszą od złota z platyną, wykazał się stop DA5 (Remanium 2000) oparty na układzie Co-Cr-Mo-Si (1,7540-6 mm3/N/m). Pozostałe stopy DA2, DA4, DA11 (niklowo-chromowy i Cellite K) mają zadowalającą odporność na zużycie w przedziale (4,25-7,35)-10"6 mm3/N/m.

Tytan i tantal - "kompromisowe" metale dla medycyny
Stosowanie różnych wyrobów metalowych w medycynie było praktykowane od czasów starożytnych. Połączenie takich użytecznych właściwości metali i ich stopów, jak wytrzymałość, trwałość, elastyczność, plastyczność, sprężystość, nie ma alternatywy, w szczególności w produkcji struktur ortopedycznych, instrumentów medycznych, urządzeń do szybkiego gojenia złamań. A w ostatnich dziesięcioleciach, dzięki odkryciu efektu „pamięci kształtu” i wprowadzeniu innych innowacji, metale stały się również szeroko stosowane w chirurgii naczyniowej i neurochirurgii do produkcji materiałów szewnych, stentów siatkowych do rozszerzania żył i tętnic, dużych endoprotez , w okulistyce i implantologii stomatologicznej.

Jednak nie wszystkie metale nadają się do zastosowania w medycynie, a głównymi przyczynami destrukcyjnymi są tutaj podatność na korozję i reakcje z żywymi tkankami – czynniki, które mają niszczące skutki zarówno dla metalu, jak i dla samego organizmu.

Oczywiście złoto i metale z grupy platynowców (platyna, iryd, osm, pallad, rod itp.) są poza konkurencją. Niemniej jednak możliwość wykorzystania metali szlachetnych do masowego użytku jest praktycznie nieobecna ze względu na ich zbyt wysoki koszt, a połączenie użytecznych właściwości, które są wymagane w określonych sytuacjach klinicznych, nie zawsze jest nieodłącznym elementem metali szlachetnych.

Znaczące miejsce w tej dziedzinie do dziś zajmują stale nierdzewne, dodawane do nich określone dodatki w celu uzyskania wymaganych właściwości. Ale takie materiały metalowe, które są setki razy tańsze niż metale szlachetne, nie są skutecznie odporne na korozję i inne agresywne wpływy, co znacznie ogranicza możliwość ich wykorzystania do wielu potrzeb medycznych. Ponadto przeszkodą dla wszczepienia wyrobów ze stali nierdzewnej wszczepionych do organizmu jest ich konflikt z żywymi tkankami, co powoduje duże ryzyko odrzucenia i innych powikłań.

Swoistym kompromisem pomiędzy tymi dwoma biegunami są metale takie jak tytan i tantal: mocne, ciągliwe, prawie nie ulegające korozji, posiadające wysoką temperaturę topnienia, a co najważniejsze – całkowicie neutralne biologicznie, dzięki czemu są odbierane przez organizm jako własnej tkanki i praktycznie nie powodują odrzucenia. Jeśli chodzi o koszt, w przypadku tytanu nie jest on wysoki, chociaż znacznie przewyższa koszt stali nierdzewnych. Tantal, jako dość rzadki metal, jest ponad dziesięciokrotnie droższy od tytanu, ale wciąż znacznie tańszy od metali szlachetnych. Przy podobieństwie większości głównych właściwości użytkowych, w niektórych z nich nadal jest gorszy od tytanu, chociaż w niektórych go przewyższa, co w rzeczywistości decyduje o trafności zastosowania.

Z tych powodów tytan i tantal, często określane jako „metale medyczne”, a także szereg ich stopów, są szeroko stosowane w wielu gałęziach przemysłu medycznego. Różniąc się szeregiem cech, a tym samym wzajemnie się uzupełniając, otwierają przed współczesną medycyną naprawdę ogromne perspektywy.

Poniżej omówimy bardziej szczegółowo unikalne cechy tytanu i tantalu, główne obszary ich zastosowania w medycynie, wykorzystanie różnych form produkcji tych metali do produkcji narzędzi, sprzętu ortopedycznego i chirurgicznego.

Tytan i tantal - definicja, właściwości rzeczywiste

Tytan dla medycyny

Tytan (Ti) - lekki metal o srebrzystym odcieniu, który wygląda jak stal - jest jednym z pierwiastków chemicznych układu okresowego pierwiastków, umieszczonym w czwartej grupie czwartego okresu, o liczbie atomowej 22 (ryc. 1).

Rysunek 1. Samorodek tytanu.

Ma masę atomową 47,88 i gęstość właściwą 4,52 g/cm 3 . Temperatura topnienia - 1669 ° C, temperatura wrzenia -3263 ° C. W gatunkach przemysłowych o wysokiej stabilności jest czterowartościowy. Charakteryzuje się dobrą plastycznością i ciągliwością.

Będąc zarówno lekkim, jak i posiadającym wysoką wytrzymałość mechaniczną, dwukrotnie większą niż Fe i sześciokrotnie większą niż Al, tytan ma również niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, co pozwala na stosowanie go w szerokim zakresie temperatur.

Tytan charakteryzuje się niskim przewodnictwem cieplnym, czterokrotnie niższym niż żelazo i ponad rząd wielkości niższym niż aluminium. Współczynnik rozszerzalności cieplnej w temperaturze 20°C jest stosunkowo mały, ale wzrasta wraz z dalszym ogrzewaniem.

Materiał ten wyróżnia się również bardzo dużą rezystywnością elektryczną, która w zależności od obecności pierwiastków obcych może wahać się w przedziale 42·11 -8 ... 80·11 -6 Ohm·cm.

Tytan jest metalem paramagnetycznym o niskim przewodnictwie elektrycznym. I chociaż w metalach paramagnetycznych podatność magnetyczna z reguły maleje w miarę ogrzewania, tytan pod tym względem można sklasyfikować jako wyjątek, ponieważ przeciwnie, jego podatność magnetyczna wzrasta wraz ze wzrostem temperatury.

Suma powyższych właściwości sprawia, że ​​tytan jest absolutnie niezbędny jako surowiec dla różnych dziedzin medycyny praktycznej oraz aparatury medycznej. A przecież najcenniejszą właściwością tytanu do tego celu jest jego najwyższa odporność na działanie korozyjne, a co za tym idzie hipoalergiczność.

Tytan swoją odporność korozyjną zawdzięcza temu, że w temperaturach do 530-560°C powierzchnia metalu pokryta jest najsilniejszą naturalną warstwą ochronną tlenku TiO 2, który jest całkowicie neutralny wobec agresywnych mediów chemicznych i biologicznych. Pod względem odporności na korozję tytan jest porównywalny, a nawet przewyższa platynę i metale platynowe. W szczególności jest wyjątkowo odporny na środowisko kwasowo-zasadowe, nie rozpuszczając się nawet w tak agresywnym „koktajlu” jak woda królewska. Dość powiedzieć, że intensywność niszczenia korozyjnego tytanu w wodzie morskiej, który ma skład chemiczny pod wieloma względami podobny do ludzkiej limfy, nie przekracza 0,00003 mm/rok, czyli 0,03 mm przez tysiąclecie!

Ze względu na biologiczną obojętność struktur tytanowych na organizm człowieka, podczas implantacji nie są one odrzucane i nie wywołują reakcji alergicznych, szybko pokrywając się tkankami mięśniowo-szkieletowymi, których struktura pozostaje niezmienna przez całe dalsze życie.

Istotną zaletą tytanu jest jego przystępność cenowa, która umożliwia stosowanie go na masową skalę.

Gatunki tytanu i stopy tytanu
Gatunki tytanu najbardziej poszukiwane przez medycynę to technicznie czyste VT1-0, VT1-00, VT1-00sv. Nie zawierają prawie żadnych zanieczyszczeń, których ilość jest na tyle znikoma, że ​​oscyluje w granicach błędu zerowego. Tak więc gatunek VT1-0 zawiera około 99,35-99,75% czystego metalu, a gatunki VT1-00 i VT1-00sv odpowiednio 99,62-99,92% i 99,41-99,93%.

Do chwili obecnej medycyna wykorzystuje szeroką gamę stopów tytanu, różniących się składem chemicznym i parametrami mechanotechnologicznymi. Jako dodatki stopowe stosuje się w nich najczęściej Ta, Al, V, Mo, Mg, Cr, Si, Sn. Do najskuteczniejszych stabilizatorów należą Zr, Au i metale z grupy platynowców. Wraz z wprowadzeniem do tytanu aż 12% Zr, jego odporność na korozję wzrasta o rzędy wielkości. Największy efekt można uzyskać dodając do tytanu niewielką ilość platynoidów Pt i Pd, Rh i Ru. Wprowadzenie zaledwie 0,25% tych pierwiastków do Ti umożliwia zmniejszenie aktywności jego oddziaływania z wrzącym stężonym H 2 SO 4 i HCl o dziesiątki rzędów wielkości.

Stop Ti-6Al-4V znalazł szerokie zastosowanie w implantologii, ortopedii i chirurgii, znacznie przewyższając parametrami eksploatacyjnymi swoich „konkurentów” opartych na kobalcie i stalach nierdzewnych. W szczególności moduł sprężystości stopów tytanu jest dwukrotnie niższy. W przypadku zastosowań medycznych (implanty do osteosyntezy, endoprotezy stawów itp.) jest to duża zaleta, gdyż zapewnia większą kompatybilność mechaniczną implantu z gęstymi strukturami kostnymi ciała, w których moduł sprężystości wynosi 5–20 GPa. Jeszcze niższe wskaźniki pod tym względem (do 40 GPa i poniżej) są charakterystyczne dla stopów tytanu i niobu, których rozwój i wdrożenie są szczególnie istotne. Jednak postęp nie stoi w miejscu i dziś tradycyjny Ti-6Al-4V jest zastępowany nowymi stopami medycznymi Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr i Ti-12Mo-6Zr, które nie zawierają aluminium i wanadu - pierwiastków, które choć nieznaczne, to jednak toksyczne wpływają na żywe tkanki.

Ostatnio biomechanicznie kompatybilne implanty, których materiałem do produkcji jest nikiel tytanu TiNi, stają się coraz bardziej poszukiwane dla potrzeb medycznych. Powodem rosnącej popularności tego stopu jest jego nieodłączny tzw. efekt pamięci kształtu (SME). Jej istota polega na tym, że próbka kontrolna, odkształcając się w niskich temperaturach, jest w stanie stale zachowywać nowo uzyskany kształt, a po kolejnym ogrzaniu przywracać pierwotną konfigurację, wykazując jednocześnie supersprężystość. Struktury niklowo-tytanowe są niezastąpione zwłaszcza w leczeniu urazów kręgosłupa i dystrofii narządu ruchu.

Tantal w medycynie

Definicja i użyteczne cechy
Tantal (Ta, łac. Tantalum) jest ciężkim metalem ogniotrwałym o srebrzysto-niebieskawym odcieniu „ołowiu”, co wynika z pokrywającej go warstwy pięciotlenku Ta 2 O 5. Jest to jeden z pierwiastków chemicznych układu okresowego pierwiastków, umieszczony w drugorzędnej podgrupie piątej grupy szóstego okresu, o liczbie atomowej 73 (ryc. 2).

Rysunek 2. Kryształy tantalu.

Tantal ma masę atomową 180,94 i wysoką gęstość właściwą 16,65 g/cm 3 w temperaturze 20 °C (dla porównania: gęstość właściwa Fe wynosi 7,87 g/cm 3 , a Pv 11,34 g/cm 3 ). Temperatura topnienia wynosi 3017 ° C (tylko W i Re są bardziej ogniotrwałe). 1669°C, temperatura wrzenia - 5458°C. Tantal charakteryzuje się właściwością paramagnetyzmu: jego podatność magnetyczna właściwa w temperaturze pokojowej wynosi 0,849·10 -6 .

Ten materiał konstrukcyjny, łączący dużą twardość i plastyczność, w czystej postaci dobrze poddaje się obróbce mechanicznej wszelkimi sposobami (tłoczenie, walcowanie, kucie, przeciąganie, skręcanie, cięcie itp.). W niskich temperaturach jest przetwarzany bez silnego zgniotu, poddawany efektom odkształceń (temperatura ściskania 98,8%) i bez konieczności wstępnego wypalania. Tantal nie traci plastyczności nawet po zamrożeniu do -198°C.

Wartość modułu sprężystości tantalu wynosi 190 Gn/m 2 lub 190 · 102 kgf/mm 2 w temperaturze 25 °C, dzięki czemu jest on łatwo przetwarzany na drut. Prowadzona jest również produkcja najcieńszej blachy tantalu (o grubości ok. 0,039 mm) oraz innych półproduktów konstrukcyjnych.

Swoistym „bliźniakiem” Ta jest Nb, charakteryzujący się wieloma podobnymi właściwościami.

Tantal wyróżnia się wyjątkową odpornością na agresywne środowiska. Jest to jedna z jego najcenniejszych właściwości do wykorzystania w wielu gałęziach przemysłu, w tym w medycynie. Jest odporny na agresywne kwasy nieorganiczne takie jak HNO 3 , H 2 SO 4 , HCl, H 3 PO 4 , a także kwasy organiczne o dowolnym stężeniu. W tym parametrze przewyższają go tylko metale szlachetne, a nawet wtedy nie we wszystkich przypadkach. Tak więc Ta, w przeciwieństwie do Au, Pt i wielu innych metali szlachetnych, „ignoruje” nawet wodę królewską HNO 3 + 3HCl. Nieco mniejszą stabilność tantalu obserwuje się w stosunku do zasad.

Wysoka odporność korozyjna Ta przejawia się również w stosunku do tlenu atmosferycznego. Proces utleniania rozpoczyna się dopiero w temperaturze 285 °C: na powierzchni metalu tworzy się ochronna warstwa pięciotlenku tantalu Ta 2 O 5 . To właśnie obecność warstewki tego jedynego trwałego ze wszystkich tlenków Ta sprawia, że ​​metal jest odporny na agresywne odczynniki. Stąd – taka cecha tantalu, szczególnie cenna dla medycyny, jak wysoka biozgodność z organizmem człowieka, który wszczepione w niego tantalowe struktury postrzega jako tkankę własną, bez odrzucenia. Medyczne zastosowanie Ta w takich dziedzinach jak chirurgia rekonstrukcyjna, ortopedia, implantologia opiera się na tej najcenniejszej jakości.

Tantal jest jednym z rzadkich metali: jego rezerwy w skorupie ziemskiej wynoszą około 0,0002%. Powoduje to wysoki koszt tego materiału konstrukcyjnego. Dlatego tak powszechne jest stosowanie tantalu w postaci cienkich warstw ochronnych powłok antykorozyjnych osadzonych na metalu nieszlachetnym, którego, nawiasem mówiąc, jest trzy do czterech razy więcej niż czystego wyżarzonego tantalu.

Jeszcze częściej tantal jest stosowany w postaci stopów jako dodatek stopowy do tańszych metali w celu nadania otrzymanym związkom kompleksu niezbędnych właściwości fizycznych, mechanicznych i chemicznych. Stal, tytan i inne stopy metali z dodatkiem tantalu są bardzo poszukiwane w oprzyrządowaniu chemicznym i medycznym. Spośród nich w szczególności praktykowana jest produkcja cewek, destylatorów, aeratorów, sprzętu rentgenowskiego, urządzeń sterujących itp. W medycynie tantal i jego związki wykorzystywane są również do produkcji wyposażenia sal operacyjnych.

Warto zauważyć, że w wielu dziedzinach tantal, będąc tańszym, ale posiadającym wiele odpowiednich parametrów użytkowych, jest w stanie z powodzeniem zastąpić metale szlachetne z grupy platynowo-irydowej.

Gatunki i stopy tantalu
Główne gatunki tytanu niestopowego o zawartości zanieczyszczeń w granicach błędu statystycznego to:

• HDTV: Ta - 99,9%, (Nb) - 0,2%. Inne zanieczyszczenia, takie jak (Ti), (Al), (Co), (Ni) są zawarte w tysięcznych i dziesięciotysięcznych procenta.
• HDTV 1: Skład chemiczny wskazanej klasy to 99,9% Ta. Niob (Nb), który jest zawsze obecny w tantalu przemysłowym, odpowiada jedynie 0,03%.
• PM: Ta - 99,8%. Zanieczyszczenia (nie więcej niż %): Nb - 0,1%, Fe - 0,005%, Ti, H - po 0,001%, Si - 0,003%, W + Mo, O - po 0,015%, Co - 0,0001%, Ca - 0,002% , Na, Mg, Mn - po 0,0003%, Ni, Zr, Sn - po 0,0005%, Al - 0,0008%, Cu, Cr - po 0,0006%, C, N - po 0,01%.
• T: Ta - 99,37%, Nb - 0,5%, W - 0,05%, Mo - 0,03%, (Fe) - 0,03%; (Ti) - 0,01%, (Si) - 0,005%.

Wysoka twardość Ta umożliwia wytwarzanie na jego bazie twardych stopów konstrukcyjnych, na przykład Ta z W (TV). Zastąpienie stopu TiC tantalowym analogiem TaC znacznie optymalizuje właściwości mechaniczne materiału konstrukcyjnego i poszerza możliwości jego zastosowania.

Znaczenie aplikacji Ta do celów medycznych
Około 5% tantalu produkowanego na świecie przeznacza się na potrzeby medyczne. Mimo to znaczenie jego zastosowania w tej branży jest nie do przecenienia.

Jak już wspomniano, tantal jest jednym z najlepszych metalicznych materiałów bioobojętnych ze względu na najcieńszą, ale bardzo mocną i chemicznie odporną warstwę pięciotlenku Ta 2 O 5 samoformującą się na jego powierzchni. Ze względu na wysoką adhezję, która ułatwia i przyspiesza proces zespolenia implantu z żywą tkanką, występuje niski odsetek odrzutów implantów tantalowych oraz brak reakcji zapalnych.

Z półproduktów tantalowych, takich jak blachy, pręty, druty i inne formy produkcji, powstają konstrukcje potrzebne w chirurgii plastycznej, kardio-, neuro- i osteochirurgii do zszywania, łączenia fragmentów kości, stentowania i klipsowania statków (ryc. 3).

Rycina 3. Tantalowa struktura przyczepu w stawie barkowym.

Stosowanie cienkich płytek tantalowych i konstrukcji siatkowych jest praktykowane w chirurgii szczękowo-twarzowej oraz w leczeniu urazowych uszkodzeń mózgu. Włókna przędzy tantalowej zastępują tkankę mięśniową i ścięgnistą. Korzystanie z tantalu Chirurdzy używają włókna tantalowego do operacji brzusznych, w szczególności do wzmocnienia ścian jamy brzusznej. Siatki tantalowe są niezastąpione w dziedzinie protetyki okulistycznej. Najcieńsze nici tantalowe wykorzystywane są nawet do regeneracji pni nerwowych.

I oczywiście Ta i jego związki, wraz z Ti, są szeroko stosowane w ortopedii i implantologii do produkcji endoprotez stawów i protez dentystycznych.

Od początku nowego tysiąclecia coraz większą popularnością cieszy się innowacyjna dziedzina medycyny, oparta na zasadzie wykorzystania statycznych pól elektrycznych do aktywacji pożądanych bioprocesów w organizmie człowieka. Obecność wysokich właściwości elektretowych powłoki z pięciotlenku tantalu Ta 2 O 5 została naukowo udowodniona. Folie elektretowe z tlenku tytanu węża stały się powszechne w chirurgii naczyniowej, endoprotezach oraz tworzeniu instrumentów i urządzeń medycznych.

Praktyczne zastosowanie tytanu i tantalu w wybranych gałęziach medycyny

Traumatologia: struktury do zespolenia złamań

Obecnie do szybkiego zespolenia złamań coraz częściej stosuje się tak innowacyjną technologię, jak osteosynteza metali. W celu zapewnienia stabilnego ułożenia odłamów kostnych stosuje się różne struktury mocujące, zarówno zewnętrzne, jak i wewnętrzne, wszczepiane do organizmu. Jednak dotychczas stosowane wyroby stalowe wykazują niską sprawność ze względu na ich podatność na korozję pod wpływem agresywnego środowiska korpusu oraz zjawiska galwanizacji. W rezultacie następuje zarówno szybkie zniszczenie samych stabilizatorów, jak i reakcja odrzucenia, powodująca procesy zapalne na tle silnego bólu z powodu aktywnego oddziaływania jonów Fe z fizjologicznym środowiskiem tkanek mięśniowo-szkieletowych w polu elektrycznym ciała .

Wytwarzanie tytanowych i tantalowych utrwalaczy-implantów, które mają właściwość biozgodności z żywymi tkankami, pozwala uniknąć niepożądanych konsekwencji (ryc. 4).

Rycina 4. Konstrukcje tytanowe i tantalowe do osteosyntezy.

Podobne konstrukcje o prostych i złożonych konfiguracjach mogą być wykorzystywane do długotrwałego lub nawet trwałego wprowadzania do organizmu człowieka. Jest to szczególnie ważne w przypadku starszych pacjentów, ponieważ eliminuje konieczność chirurgicznego usunięcia elementu ustalającego.

Endoprotetyka

Sztuczne mechanizmy, które są chirurgicznie wszczepiane w tkankę kostną, nazywane są endoprotezami. Najczęściej stosowana endoprotezoplastyka stawów - biodra, barku, łokcia, kolana, kostki itp. Proces endoprotezoplastyki jest zawsze skomplikowaną operacją, polegającą na usunięciu części stawu, która nie podlega naturalnej odbudowie, a następnie zastąpieniu implantem endoprotezy.

Metalowym elementom endoprotez stawia się szereg poważnych wymagań. Muszą jednocześnie mieć właściwości sztywności, wytrzymałości, elastyczności, zdolności do tworzenia niezbędnej struktury powierzchni, odporności na korozyjne działanie ciała, eliminujące ryzyko odrzucenia i inne przydatne cechy.

Do produkcji endoprotez można stosować różne metale bioobojętne. Wiodące miejsce wśród nich zajmuje tytan, tantal i ich stopy. Te trwałe, mocne i łatwe w obróbce materiały zapewniają skuteczną osteointegrację (są postrzegane przez tkankę kostną jako naturalne tkanki organizmu i nie powodują negatywnych reakcji z jego strony) oraz szybkie zrosty kostne, gwarantujące stabilność protezy przez długi czas. długie okresy dziesięcioleci. na ryc. 5 przedstawia zastosowanie tytanu w alloplastyce stawu biodrowego.

Rycina 5. Tytanowa endoproteza stawu biodrowego.

W endoprotezoplastyce, jako alternatywę dla stosowania struktur całkowicie metalowych, szeroko stosowana jest metoda natryskiwania plazmowego biokompatybilnych powłok ochronnych na bazie tlenków Ti i Ta na powierzchnie niemetalowych elementów protezy.

Czysty tytan i jego stopy. W dziedzinie endoprotetyki szerokie zastosowanie ma zarówno czysty Ti (np. CP-Ti o zawartości Ti 98,2-99,7%), jak i jego stopy. Najpopularniejszy z nich Ti-6AI-4V o dużej wytrzymałości, charakteryzuje się odpornością na korozję i obojętnością biologiczną. Stop Ti-6A1-4V wyróżnia się szczególnie wysoką wytrzymałością mechaniczną, mającą charakterystykę skrętno-osiową niezwykle zbliżoną do kości.

Do tej pory opracowano szereg nowoczesnych stopów tytanu. Tym samym skład chemiczny stopów Ti-5AI-2,5Fe i Ti-6AI-17 Niobium nie zawiera toksycznego V, ponadto odznaczają się one niską wartością modułu sprężystości. A stop Ti-Ta30 charakteryzuje się obecnością modułu rozszerzalności cieplnej porównywalnego z modułem metal-ceramika, co decyduje o jego stabilności podczas długotrwałej interakcji z metalowo-ceramicznymi elementami implantu.

Stopy tantalowo-cyrkonowe. Stopy Ta+Zr łączą tak ważne dla endoprotezoplastyki właściwości, jak biozgodność z tkankami organizmu oparta na odporności korozyjnej i galwanicznej, sztywność powierzchni oraz beleczkowata (porowata) struktura powierzchni metalu. To właśnie dzięki właściwości beleczkowatości możliwe jest znaczne przyspieszenie procesu osteointegracji - wzrostu żywej tkanki kostnej na metalowej powierzchni implantu.

Elastyczne endoprotezy wykonane z tytanowej siatki drucianej. Ze względu na dużą plastyczność i lekkość w nowoczesnej chirurgii rekonstrukcyjnej i innych branżach medycznych aktywnie wykorzystuje się innowacyjne endoprotezy elastyczne w postaci najcieńszej tytanowej siatki drucianej. Sprężysta, mocna, elastyczna, trwała i bioinertna siatka jest idealnym materiałem na endoprotezy tkanek miękkich (ryc. 6).

Ryc. 6. Endoproteza siatkowa ze stopu tytanu do plastyki tkanek miękkich.

„Web” został już z powodzeniem przetestowany w takich dziedzinach jak ginekologia, chirurgia szczękowo-twarzowa i traumatologia. Zdaniem ekspertów endoprotezy siatkowe tytanowe nie mają sobie równych pod względem stabilności przy niemal zerowym ryzyku wystąpienia skutków ubocznych.

Medyczne stopy z pamięcią kształtu tytanowo-niklowe

Dziś w różnych dziedzinach medycyny stosuje się stopy tytanowo-niklowe, które mają tzw. z efektem pamięci kształtu (SME). Materiał ten służy do endoprotez wymiany tkanki więzadłowo-chrzęstnej układu mięśniowo-szkieletowego człowieka.

Nikielek tytanu (międzynarodowy termin nitinol) to międzymetaliczny TiNi, który otrzymuje się przez stopowanie Ti i Ni w równych proporcjach. Najważniejszą cechą stopów niklowo-tytanowych jest właściwość supersprężystości, na której opiera się EZF.

Istota tego efektu polega na tym, że próbka łatwo odkształca się po schłodzeniu w określonym zakresie temperatur, a odkształcenie samousuwa się, gdy temperatura wzrasta do wartości początkowej z pojawieniem się właściwości supersprężystych. Innymi słowy, jeśli płyta ze stopu nitinolu zostanie zgięta w niskiej temperaturze, to w tym samym reżimie temperaturowym zachowa swój nowy kształt przez dowolnie długi czas. Jednak wystarczy tylko podnieść temperaturę do początkowej, płyta znów się wyprostuje jak sprężyna i nabierze pierwotnego kształtu.

Próbki wyrobów medycznych ze stopów nitinolu przedstawiono na poniższych rysunkach. 7, 8, 9, 10.

Rycina 7. Zestaw implantów tytanowo-niklowych dla traumatologii (w postaci klamer, klamer, stabilizatorów itp.).

Rycina 8. Zestaw implantów tytanowo-niklowych do zabiegu (w postaci klamer, rozszerzaczy, narzędzi chirurgicznych).

Rycina 9. Próbki materiałów porowatych i implantów tytanowo-niklowych dla kręgowców (w postaci endoprotez, wyrobów blaszkowatych i cylindrycznych).

Rycina 10. Materiały i endoprotezy tytanowo-niklowe do chirurgii szczękowo-twarzowej i stomatologii.

Ponadto stopy niklowo-tytanowe, podobnie jak większość produktów na bazie tytanu, są bioobojętne ze względu na wysoką odporność korozyjną i galwaniczną. Tym samym jest idealnym materiałem w stosunku do ludzkiego ciała do produkcji biomechanicznie kompatybilnych implantów (BMCI).

Zastosowanie Ti i Ta do wytwarzania stentów naczyniowych

Stenty (z angielskiego stent) - w medycynie nazywane są specjalnymi, mającymi postać cylindrycznych ramek z elastycznej siatki, metalowe konstrukcje umieszczane wewnątrz dużych naczyń (żył i tętnic), a także innych narządów pustych (przełyk, jelita, drogi żółciowe, itp.) na patologicznie zwężonych obszarach w celu ich poszerzenia do wymaganych parametrów i przywrócenia drożności.

Zastosowanie metody stentowania jest najbardziej pożądane w takich dziedzinach, jak chirurgia naczyniowa, aw szczególności angioplastyka wieńcowa (ryc. 11).

Rycina 11. Próbki stentów naczyniowych z tytanu i tantalu.

Do tej pory opracowano i wdrożono w praktyce ponad pół tysiąca różnych typów i konstrukcji stentów naczyniowych. Różnią się między sobą składem oryginalnego stopu, długością, konfiguracją otworów, rodzajem powłoki powierzchniowej oraz innymi parametrami eksploatacyjnymi.

Wymagania stawiane stentom naczyniowym mają na celu zapewnienie ich nienagannej funkcjonalności, dlatego są różnorodne i bardzo wysokie.

Produkty te muszą być:

• biokompatybilny z tkankami organizmu;
• elastyczny;
• elastyczny;
• wytrzymały;
• nieprzepuszczalny dla promieni rentgenowskich itp.

Głównymi materiałami stosowanymi obecnie do produkcji stentów metalowych są kompozycje metali szlachetnych, a także Ta, Ti i ich stopy (VT6S, VT8, VT 14, VT23, nitinol), które są całkowicie biointegrowalne z tkankami ciała i łączą kompleks wszystkich innych niezbędnych właściwości fizycznych i mechanicznych.

Szycie kości, naczyń i włókien nerwowych

Pnie nerwów obwodowych, uszkodzone w wyniku różnych urazów mechanicznych lub powikłań niektórych chorób, wymagają poważnej interwencji chirurgicznej w celu ich odtworzenia. Sytuację pogarsza fakt, że takie patologie są zwykle obserwowane na tle urazów powiązanych narządów, takich jak kości, naczynia krwionośne, mięśnie, ścięgna itp. W takim przypadku opracowywany jest kompleksowy program leczenia z zastosowaniem określonych szwy. Jako surowiec do produkcji materiału do zszywania - nici, zszywek, zacisków itp. – tytan, tantal i ich stopy są stosowane jako metale posiadające biozgodność chemiczną i cały kompleks niezbędnych właściwości fizycznych i mechanicznych.

Poniższe rysunki przedstawiają przykłady takich operacji.

Ryc. 12. Zszywanie kości zszywkami tytanowymi.

Ryc. 13. Zszywanie wiązki włókien nerwowych przy użyciu najdelikatniejszych włókien tantalowych.

Ryc. 14. Szycie naczyń zszywkami tantalowymi.

Obecnie opracowywane są coraz bardziej zaawansowane technologie neuro-osteo- i waszoplastyki, jednak stosowane do tego materiały tytanowo-tantalowe nadal trzymają rękę na pulsie.

Chirurgia plastyczna

Chirurgia plastyczna to chirurgiczne usuwanie wad narządów w celu odtworzenia ich idealnych proporcji anatomicznych. Często takie rekonstrukcje wykonywane są przy użyciu różnych wyrobów metalowych wszczepionych w tkanki w postaci płytek, siatek, sprężynek itp.

Szczególnie wskazująca pod tym względem jest plastyka czaszki - operacja korygująca deformację czaszki. W zależności od wskazań w konkretnej sytuacji klinicznej, plastykę czaszki można wykonać poprzez nałożenie na operowany obszar sztywnych płytek tytanowych lub elastycznych siatek tantalowych. W obu przypadkach dozwolone jest stosowanie zarówno czystych metali bez dodatków stopowych, jak i ich bioobojętnych stopów. Przykłady kranioplastyki z użyciem płytki tytanowej i tantalowej siatki przedstawiono na poniższych rysunkach.

Rycina 15. Plastyka kranioplastyki z użyciem płytki tytanowej.

Ryc. 16. Plastyka kranioplastyki z siatką tantalową.

Struktury tytanowo-tantalu mogą być również wykorzystywane do kosmetycznej odbudowy twarzy, klatki piersiowej, pośladków i wielu innych narządów.

Neurochirurgia (nakładanie mikroklipsów)

Clipping (ang. clip clip) to operacja neurochirurgiczna na naczyniach mózgowych, która ma na celu zatrzymanie krwawienia (zwłaszcza w przypadku pęknięcia tętniaka) lub wyłączenie uszkodzonych małych naczyń z krążenia krwi. Istota metody klipsowania polega na tym, że na uszkodzone miejsca nakłada się miniaturowe metalowe klipsy - klipsy.

Zapotrzebowanie na metodę klipsowania, przede wszystkim w neurochirurgii, tłumaczy się niemożnością podwiązania małych naczyń mózgowych tradycyjnymi metodami.

Ze względu na różnorodność i specyfikę pojawiających się sytuacji klinicznych w praktyce neurochirurgicznej stosuje się szeroką gamę zacisków naczyniowych różniących się między sobą przeznaczeniem, sposobem mocowania, wymiarami i innymi parametrami użytkowymi (ryc. 17).

Rycina 17. Zaciski do wyłączania tętniaków mózgu.

Na zdjęciach klipsy wydają się duże, ale w rzeczywistości nie są większe niż paznokieć dziecka i są instalowane pod mikroskopem (ryc. 18).

Rycina 18. Operacja zacięcia tętniaka naczynia mózgowego.

Do produkcji klipsów z reguły stosuje się drut płaski z czystego tytanu lub tantalu, w niektórych przypadkach ze srebra. Takie produkty są całkowicie obojętne w stosunku do rdzenia, nie powodując reakcji przeciwdziałania.

Ortopedia stomatologiczna

Tytan, tantal i ich stopy znalazły szerokie zastosowanie medyczne w stomatologii, a mianowicie w dziedzinie protetyki dentystycznej.

Jama ustna jest szczególnie agresywnym środowiskiem, które negatywnie oddziałuje na materiały metalowe. Nawet takie tradycyjnie stosowane metale szlachetne w protetyce dentystycznej, takie jak złoto i platyna, w jamie ustnej nie są w stanie całkowicie oprzeć się korozji i późniejszemu odrzuceniu, nie wspominając o wysokich kosztach i dużej masie, które powodują dyskomfort pacjentów. Z drugiej strony lekkie konstrukcje ortopedyczne wykonane z tworzywa akrylowego również nie wytrzymują poważnej krytyki ze względu na swoją kruchość. Prawdziwą rewolucją w stomatologii stało się wytwarzanie koron indywidualnych, a także mostów i protez ruchomych na bazie tytanu i tantalu. Metale te, dzięki tak cennym właściwościom, jak obojętność biologiczna i wysoka wytrzymałość przy względnej taniości, z powodzeniem konkurują ze złotem i platyną, a nawet przewyższają je szeregiem parametrów.

Szczególnie popularne są korony tłoczone i lite tytanowe (ryc. 19). A korony natryskiwane plazmowo z azotku tytanu TiN są praktycznie nie do odróżnienia od złota pod względem wyglądu i właściwości użytkowych (ryc. 19)

Ryc. 19. Korona z litego tytanu i korona pokryta azotkiem tytanu.

Jeśli chodzi o protezy, to mogą być one stałe (mosty) w celu odbudowy kilku sąsiednich zębów lub wyjmowane, stosowane w przypadku utraty całego uzębienia (całkowita adentia szczęki). Najczęstsze protezy to klamra (z niemieckiego der Bogen „łuk”).

Proteza klamrowa wyróżnia się korzystnie obecnością metalowej ramy, do której przymocowana jest część podstawowa (ryc. 20).

Rycina 20. Zapięcie protezy żuchwy.

Obecnie część klamrowa protezy i klamry są zwykle wykonane z czystego tytanu medycznego o wysokiej czystości marki HDTV.

Prawdziwą rewolucją w stomatologii było stale rosnące zapotrzebowanie na protezy na implantach. Protetyka na implantach to najbardziej niezawodny sposób mocowania konstrukcji ortopedycznych, które w tym przypadku służą przez dziesięciolecia, a nawet do końca życia.

Implant dentystyczny (zębowy) to dwuczęściowa konstrukcja służąca jako podpora dla koron, a także mostów i protez ruchomych, której podstawą (sam implant) jest stożkowy gwintowany trzpień wkręcany bezpośrednio w kość szczęki. Na górnej platformie implantu osadzony jest łącznik, który służy do mocowania korony lub protezy (ryc. 21).

Ryc. 21 Implant dentystyczny Nobel Biocare wykonany z czystego tytanu klasy 4 (G4Ti) klasy medycznej.

Najczęściej do wykonania części śrubowej implantu stosuje się czysty tytan medyczny z powierzchniową powłoką tantalowo-niobową, co przyczynia się do aktywacji procesu osteointegracji - łączenia metalu z żywą tkanką kostną i dziąsłową.

Jednak niektórzy producenci wolą wytwarzać implanty nie dwuczęściowe, ale jednoczęściowe, w których część śrubowa i łącznik nie mają oddzielnej, ale monolitycznej struktury. W tym samym czasie np. niemiecka firma Zimmer produkuje jednoczęściowe implanty z porowatego tantalu, który w porównaniu z tytanem ma większą elastyczność i jest osadzany w tkance kostnej przy niemal zerowym ryzyku powikłań (ryc. 22).

Ryc. 22 Jednoczęściowe porowate tantalowe implanty dentystyczne firmy Zimmer.

Tantal, w przeciwieństwie do tytanu, jest cięższym metalem, dlatego porowata struktura znacznie odciąża produkt, nie powodując ponadto konieczności dodatkowego zewnętrznego osadzania powłoki osteointegrującej.

Przykłady implantoprotetyki pojedynczych zębów (korony) oraz osadzania protez ruchomych na implantach przedstawiono na ryc. 23.

Rycina 23. Przykłady zastosowania implantów tytanowo-tantalu w protetyce stomatologicznej.

Obecnie, obok już istniejących, opracowywane są coraz to nowe metody protetyki na implantach, wykazujące wysoką skuteczność w różnych sytuacjach klinicznych.

Produkcja instrumentów medycznych

Obecnie w światowej praktyce klinicznej stosuje się setki odmian różnych instrumentów chirurgicznych i endoskopowych oraz sprzętu medycznego, wytwarzanych przy użyciu tytanu i tantalu (GOST 19126-79 „Medyczne instrumenty metalowe. Specyfikacje ogólne”. Wypadają korzystnie w porównaniu z innymi analogami pod względem wytrzymałości , ciągliwość i odporność na korozję, powodując obojętność biologiczną.

Instrumenty medyczne z tytanu są prawie dwukrotnie lżejsze od stalowych odpowiedników, a jednocześnie wygodniejsze i trwalsze.

Ryc. 24. Narzędzia chirurgiczne wykonane na podłożu tytanowo-tantalu.

Główne branże medyczne, w których instrumenty tytanowo-tantalowe są najbardziej poszukiwane, to okulistyka, stomatologia, otolaryngologia i chirurgia. Bogaty asortyment narzędzi obejmuje setki rodzajów szpatułek, zacisków, rozszerzaczy, lusterek, zacisków, nożyczek, szczypiec, skalpeli, sterylizatorów, rurek, dłut, pęsety, wszelkiego rodzaju płytek.

Właściwości biochemiczne i fizyko-mechaniczne lekkich instrumentów tytanowych mają szczególną wartość w wojskowej chirurgii polowej i różnych wyprawach. Tutaj są absolutnie niezbędne, ponieważ w ekstremalnych warunkach dosłownie każde 5-10 gramów nadmiaru ładunku stanowi znaczne obciążenie, a odporność na korozję i maksymalna niezawodność to obowiązkowe wymagania.

Tytan, tantal i ich stopy w postaci wyrobów monolitycznych lub cienkich powłok ochronnych są aktywnie wykorzystywane w oprzyrządowaniu medycznym. Wykorzystywane są do produkcji destylatorów, pomp do pompowania agresywnych mediów, sterylizatorów, elementów aparatury anestezjologicznej i oddechowej, najbardziej skomplikowanych urządzeń do powielania pracy ważnych narządów typu „sztuczne serce”, „sztuczne płuco”, „sztuczna nerka”. "itp.

Tytanowe głowice urządzeń ultradźwiękowych mają najdłuższą żywotność, mimo że analogi z innych materiałów, nawet przy nieregularnej ekspozycji na wibracje ultradźwiękowe, szybko stają się bezużyteczne.

Oprócz powyższego można zauważyć, że tytan, podobnie jak tantal, w przeciwieństwie do wielu innych metali, ma zdolność desorpcji („odpychania”) promieniowania izotopów promieniotwórczych, dlatego jest aktywnie wykorzystywany do produkcji różnych urządzeń ochronnych i sprzęt radiologiczny.

Wniosek

Rozwój i produkcja wyrobów medycznych to jedna z najintensywniej rozwijających się dziedzin postępu naukowo-technicznego. Wraz z początkiem trzeciego tysiąclecia nauki i technika medyczna stały się jedną z głównych sił napędowych współczesnej cywilizacji światowej.

Znaczenie metali w życiu człowieka stale wzrasta. Na tle intensywnego rozwoju naukowej materiałoznawstwa i praktycznej metalurgii zachodzą rewolucyjne zmiany. A teraz, w ostatnich dziesięcioleciach, takie metale przemysłowe, jak tytan i tantal, zostały podniesione „na tarczy historii”, które nie bez powodu można nazwać materiałami konstrukcyjnymi nowego tysiąclecia.

Znaczenie tytanu we współczesnej medycynie jest nie do przecenienia. Mimo stosunkowo krótkiej historii praktycznego zastosowania stał się jednym z wiodących materiałów w wielu branżach medycznych. Tytan i jego stopy posiadają sumę wszystkich niezbędnych do tego cech: odporność na korozję (a co za tym idzie bioinertność), a także lekkość, wytrzymałość, twardość, sztywność, trwałość, neutralność galwaniczną itp.

Nie gorszy od tytanu pod względem praktycznego znaczenia i tantalu. Przy ogólnym podobieństwie większości użytecznych właściwości, w niektórych cechach są one gorsze, aw niektórych są lepsze od siebie. Dlatego trudno i mało rozsądnie jest obiektywnie ocenić pierwszeństwo któregokolwiek z tych metali w medycynie: raczej organicznie się uzupełniają niż kolidują ze sobą. Dość powiedzieć, że konstrukcje medyczne oparte na stopach tytanu i tantalu, które łączą w sobie wszystkie zalety Ti i Ta, są aktywnie rozwijane i znajdują zastosowanie w praktyce. I nie jest przypadkiem, że w ostatnich latach podejmuje się coraz więcej udanych prób stworzenia pełnoprawnych sztucznych narządów wszczepionych bezpośrednio do ludzkiego ciała z tytanu, tantalu i ich związków. Zbliża się czas, kiedy, powiedzmy, pojęcia „tytanowe serce” czy „nerwy tantalowe” śmiało przejdą z kategorii figur retorycznych na płaszczyznę czysto praktyczną.

Stopy kobaltowo-chromowe

Stopy kobaltowo-chromowe gatunek KHS

kobalt 66-67%, który nadaje stopowi twardość, poprawiając tym samym właściwości mechaniczne stopu.

chrom 26-30%, wprowadzany w celu nadania stopowi twardości i zwiększenia odporności na korozję, tworząc warstwę pasywującą na powierzchni stopu.

nikiel 3-5%, co zwiększa plastyczność, wytrzymałość, ciągliwość stopu, poprawiając w ten sposób właściwości technologiczne stopu.

molibden 4-5,5%, co ma ogromne znaczenie dla zwiększenia wytrzymałości stopu poprzez nadanie mu drobnoziarnistego charakteru.

mangan 0,5%, który zwiększa wytrzymałość, jakość odlewu, obniża temperaturę topnienia, pomaga usuwać ze stopu toksyczne związki granulowane.

węgiel 0,2%, który obniża temperaturę topnienia i poprawia płynność stopu.

krzem 0,5%, poprawiający jakość odlewów, zwiększający płynność stopu.

żelazo 0,5%, zwiększające płynność, podnoszące jakość odlewu.

azot 0,1%, który obniża temperaturę topnienia, poprawia płynność stopu. Jednocześnie wzrost zawartości azotu powyżej 1% pogarsza plastyczność stopu.

beryl 0-1,2%

aluminium 0,2%

WŁAŚCIWOŚCI: CCS posiada wysokie właściwości fizyko-mechaniczne, stosunkowo niską gęstość i doskonałą płynność, co umożliwia odlewanie ażurowych wyrobów dentystycznych o dużej wytrzymałości. Temperatura topnienia wynosi 1458C, lepkość mechaniczna jest 2 razy wyższa niż złota, minimalna wytrzymałość na rozciąganie wynosi 6300 kgf/cm 2 . Wysoki moduł sprężystości i mniejsza gęstość (8 g/cm 3 ) umożliwiają wykonanie lżejszych i mocniejszych protez. Są też bardziej odporne na ścieranie i dłużej zachowują lustrzany połysk powierzchni, nadany przez polerowanie. Ze względu na dobre właściwości odlewnicze i antykorozyjne stop ten znajduje zastosowanie w stomatologii ortopedycznej do wyrobu koron odlewanych, mostów, różnych konstrukcji odlewanych protez zatrzaskowych, metalowo-ceramicznych podbudów protez, protez ruchomych z odlewanymi podstawami, urządzeń szynowych, odlewów klamry.

FORMA WOLNA: produkowane w postaci okrągłych półfabrykatów o gramaturze 10 i 30 g, pakowane po 5 i 15 sztuk.

Wszystkie produkowane stopy metali dla stomatologii ortopedycznej dzielą się na 4 główne grupy:

Bygodents - stopy do odlewanych protez ruchomych.

KX-Dents - stopy do protez ceramiczno-metalowych.

HX-Dents - stopy niklowo-chromowe do protez metalowo-ceramicznych.

Dentans to stopy żelazowo-niklowo-chromowe do protez zębowych.

1. Bygodni. Są stopem wieloskładnikowym.

SKŁAD: kobalt, chrom, molibden, nikiel, węgiel, krzem, mangan.

WŁAŚCIWOŚCI: gęstość - 8,35 g/cm 3 , twardość Brinella - 360-400 HB, temperatura topnienia stopu - 1250-1400C.

ZASTOSOWANIE: stosowany do produkcji odlewanych protez klamrowych, klamer, urządzeń szynujących.

Odkurzacz Byugodent CCS (miękki)- zawiera 63% kobaltu, 28% chromu, 5% molibdenu.

Bygodent CCN vac (normal) - zawiera 65% kobaltu, 28% chromu, 5% molibdenu, a także wysoką zawartość węgla i nie zawiera niklu.

Odkurzacz Bygodent CCH (twardy)- podstawą jest kobalt - 63%, chrom - 30% i molibden - 5%. Stop ma maksymalną zawartość węgla 0,5%, dodatkowo stopiony z niobem - 2% i nie zawiera niklu. Posiada wyjątkowo wysokie parametry sprężyste i wytrzymałościowe.

Odkurzacz Byugodent CCC (miedziany)- podstawą jest kobalt - 63%, chrom - 30%, molibden - 5. Skład chemiczny stopów obejmuje miedź i wysoką zawartość węgla - 0,4%. Dzięki temu stop ma wysokie właściwości sprężyste i wytrzymałościowe. Obecność spłyceń w stopie ułatwia polerowanie, a także inną obróbkę mechaniczną wykonanych z niego protez.

Odkurzacz Bygodent CCL (płyn)- oprócz kobaltu - 65%, chromu - 28% i molibdenu - 5%, do składu stopu wprowadza się bor i krzem. Stop ten ma doskonałą płynność, zrównoważone właściwości.

2. KH-Dents

ZASTOSOWANIE: stosowany do wykonywania odlewanych podbudów metalowych z okładzinami porcelanowymi. Powstająca na powierzchni stopów warstewka tlenków umożliwia nakładanie powłok ceramicznych lub szklano-ceramicznych. Istnieje kilka rodzajów tego stopu: CS, CN, CB, CC, CL, DS, DM.

Odkurzacz KH-Dent CN (normalny) zawiera 67% kobaltu, 27% chromu i 4,5% molibdenu, ale nie zawiera węgla i niklu. To znacznie poprawia jego właściwości plastyczne i zmniejsza twardość.

Odkurzacz KX-Dent CB (Bondy) ma następujący skład: 66,5% kobalt, 27% chrom, 5% molibden. Stop ma dobrą kombinację właściwości odlewniczych i mechanicznych.

3. NH-Dents

SKŁAD: nikiel - 60-65%; chrom - 23-26%; molibden - 6-11%; krzem - 1,5-2%; nie zawierają węgla.

Stopy NH-Dent na bazie niklu i chromu

ZASTOSOWANIE: na wysokiej jakości korony metalowo-ceramiczne i małe mosty, posiadają dużą twardość i wytrzymałość. Podbudowy protez są łatwe do szlifowania i polerowania.

WŁAŚCIWOŚCI: stopy mają dobre właściwości odlewnicze, zawierają dodatki uszlachetniające, co umożliwia nie tylko uzyskanie wysokiej jakości produktu przy odlewaniu w wytapiarkach indukcyjnych wysokiej częstotliwości, ale także ponowne wykorzystanie do 30% nadlewek w nowych wytopach. Istnieje kilka rodzajów tego stopu: NL, NS, NH.

Odkurzacz HX-Dent NS (miękki) - w swoim składzie zawiera nikiel - 62%, chrom - 25% i molibden - 10%. Charakteryzuje się wysoką stabilnością wymiarową i minimalnym skurczem, co umożliwia odlewanie długich mostów w jednym kroku.

HX-Dent NL vac (płyn) - zawiera 61% niklu, 25% chromu i 9,5% molibdenu. Stop ten posiada dobre właściwości odlewnicze, pozwalające na uzyskanie odlewów o cienkich, ażurowych ściankach.

4.Wgniecenia

WŁAŚCIWOŚCI: Stopy typu Dentan przeznaczone są do zastąpienia staliwa nierdzewnego. Mają znacznie wyższą plastyczność i odporność na korozję dzięki temu, że zawierają prawie 3-krotnie więcej niklu i o 5% więcej chromu. Stopy mają dobre właściwości odlewnicze - niski skurcz i dobrą płynność. Bardzo plastyczny w obróbce.

ZASTOSOWANIE: służy do wykonywania koron odlewanych pojedynczych, koron odlewanych z licówką z tworzywa sztucznego. Istnieje kilka rodzajów tego stopu: DL, D, DS, DM.

Dentan D zawiera 52% żelaza, 21% niklu, 23% chromu. Ma wysoką ciągliwość i odporność na korozję, niski skurcz i dobrą płynność.

Dentan DM zawiera 44% żelaza, 27% niklu, 23% chromu i 2% molibdenu. Do składu stopu dodano dodatkowo molibden, co zwiększyło jego wytrzymałość w porównaniu z poprzednimi stopami, przy zachowaniu tego samego poziomu skrawalności, płynności i innych właściwości technologicznych.

W przypadku niektórych stopów niklowo-chromowych obecność warstwy tlenku może być ujemna, ponieważ w wysokich temperaturach wypalania tlenki niklu i chromu rozpuszczają się w porcelanie, barwiąc ją. Zwiększenie ilości tlenku chromu w porcelanie prowadzi do zmniejszenia jej współczynnika rozszerzalności cieplnej, co może spowodować odpryskiwanie ceramiki od metalu.

Stopy tytanu

WŁAŚCIWOŚCI: stopy tytanu charakteryzują się wysokimi właściwościami technologicznymi i fizyko-mechanicznymi oraz obojętnością biologiczną. Temperatura topnienia stopu tytanu wynosi 1640C. Produkty wykonane z tytanu mają absolutną obojętność na tkanki jamy ustnej, całkowity brak działania toksycznego, termoizolacyjnego i alergicznego, małą grubość i wagę przy wystarczającej sztywności podstawy ze względu na wysoką wytrzymałość właściwą tytanu, wysoką dokładność reprodukcji najdrobniejszych szczegółów rzeźby łoża protetycznego.

Arkusz VT-100- służy do wykonywania koron tłoczonych (grubość 0,14-0,28mm), podkładów tłoczonych (0,35-0,4mm) protez ruchomych.

VT-5L - odlew - stosowany do produkcji odlewanych koron, mostów, szkieletów protez szynowych, odlewanych podstaw metalowych.