3826200371

Metody przetwarzania tytanu

Wstęp

Tytan jest metalem powszechnie występującym w skorupie ziemskiej. Dzięki korzystnym właściwościom fizykochemicznym, mechanicznym i biologicznym należy do najlepszych materiałów budulcowych dla wszczepów sródkostnych. Biokompatybilność z żywymi tkankami oraz odporność na korozję miejscową i chemiczną są najbardziej przydatnymi cechami tego metalu (1-3). Ponadto metal ten charakteryzuje się niskim współczynnikiem sprężystości, wynoszącym 105-120 GPa. Dla porównania sztywność kości zbitej oscyluje w granicach 20-30 GPa. Moduł Younga tytanowych wszczepów jest najbardziej zbliżony do sztywności kości, spośród wszystkich biomateriałów metalicznych stosowanych obecnie w implantologii. Właściwość ta sprawia, że wprowadzenie implantu tytanowego do kości tylko w nieznacznym stopniu zmienia rozkład naturalnie istniejących naprężeń w otaczającej tkance kostnej. Dobór materiału budulcowego dla wszczepów o sztywności zbliżonej do sztywności kości odgrywa istotną rolę, gdyż chroni tkankę kostną wokół wszczepu przed przeciążeniem lub odciążeniem. Zbyt wysoka wartość modułu sprężystości materiału, z którego wykonany jest implant po wprowadzeniu go do kości przyczynia się do odciążenia kości wokół wszczepu oraz przeciążenia implantu śródkost-nego. W konsekwencji prowadzi to do resorbcji kości wokół implantu i utraty stabilności. Jeżeli sztywność implantu jest znacznie niższa, niż kości, do której został wszczepiony - to po im-plantacji dochodzi do wzrostu naprężeń w otaczającej wszczep tkance kostnej, przeciążenia jej i w dalszym etapie uszkodzenia.

Tytan charakteryzuje się również dużą reaktywnością z tlenem, pokrywając się samorzutnie trwałą i szczelną warstwą tlenków TiO, Ti0₂, Ti₂0₃. Warstwa ta jest nierozpuszczalna w kontakcie z płynami ustrojowymi jamy ustnej. Cecha ta sprawia, że tytan wykazuje doskonałą odporność na korozję oraz wysoką biozgodność z tkankami jamy ustnej. Obecność uzupełnień tytanowych w jamie ustnej nie daje metalicznego smaku, będącego wynikiem uwalniania jonów do otaczających tkanek. Bierna i stabilna w środowisku organicznym warstwa tlenków zapobiega powstawaniu w organizmie metal ozy.

Do korzystnych właściwości tytanu należy zaliczyć jego niski ciężar właściwy, którego wartość wynosi 4,5 g/cm³. Mała gęstość sprawia, że tytanowe uzupełnienia protetyczne są czterokrotnie lżejsze od chromo-kobaltowych i dwukrotnie od wykonanych ze złota. Charakteryzują się ponadto dużą twardością i wytrzymałością mechaniczną oraz trwałością. Jednak z powodu dwukrotnie niższego modułu sprężystości niż stopy chromo- kobaltowe dla zachowania odpowiedniej sztywności i odporności na skręcanie, tytanowe uzupełnienia protetyczne powinny być pogrubione o około 30-50% w porównaniu z wykonanymi ze stopów metali nieszlachetnych (3,4). Do zalet tytanu należy zaliczyć również niskie przewodnictwo cieplne. Dzięki temu użytkowanie przez pacjenta stałych uzupełnień tytanowych zacementowanych na filarach z żywą miazgą nie stwarza zagrożenia jej termicznego uszkodzenia. Niski współczynnik przewodnictwa cieplnego tytanu stanowi również ochronę dla błony śluzowej jamy ustnej w czasie użytkowania uzupełnień ruchomych wykonanych z tego biomateriału. Pacjent nie odczuwa bowiem doznań bólowych w trakcie spożywania gorących i zimnych pokarmów (4, 5).

Kolejną korzystną cechą tytanujest fakt, że metal ten nie posiada właściwości magnetycznych. Cecha ta jest szczególnie istotna dla wszczepów śródkostnych, gdyż wprowadzenie do organizmu implantu o właściwościach ferromagnetycznych sprzyja tworzeniu się zakrzepów krwi. Ponadto brak właściwości magnetycznych tytanu umożliwia bezpieczne stosowanie metod diagnostycznych opartych na wykorzystaniu fal radiowych i pola magnetycznego np. rezonans magnetyczny (MRI) lub fizykoterapia. Tytan cechuje się

PROTETYKA STOMATOLOGICZNA. 2013. LXIII. 3 225