yandex
Telegram WhatsApp Viber

Сравнительная характеристика титанов, используемых в современных дентальных имплантатах

 

Бурное развитие дентальной имплантации за последние десятилетия привело к разработке различных конструкций, выпускаемых в развитых странах многими фирмами. На сегодняшний день предложено не менее 30 систем, среди которых достаточно известными являются Branemark System, Calcitek, Core-Vent, ITI, Steri-oss и ряд других. Некоторые из них в разное время были представлены на российском рынке. В нашей стране разработаны имплантаты ВНИИИМТ, МЕТТЭМ, КВС-1 (НПО «Плазма Поволжья»), «КОНМЕТ», «Контраст».   Проблему выбора оптимального материала для изготовления имплантатов решают на протяжении многих лет. В настоящий момент, по данным многочисленных фундаментальных и прикладных исследований, лучшим материалом для этих целей принято считать титан.   e8mpiwu8rbu   В нашей стране для производства дентальных имплантатов используют технически чистый титан марок ВТ 1−0 и ВТ 1−00 (ГОСТ 19807−91). За рубежом применяется так называемый «коммерчески чистый» титан четырех марок (Grade 1−4 ASTM, ISO) и титановый сплав Ti-6Al−4V (ASTM, ISO), являющийся аналогом отечественного сплава ВТ-6. Все эти вещества различны по химическому составу и механическим свойствам. Следовательно, можно утверждать, что проблема выбора более совершенного материала для имплантатов является актуальной.   Целью нашей работы явилось определение лучшего материала для изготовления дентальных имплантатов с точки зрения соотношения механических свойств и биосовместимости. Для достижения поставленной цели нами были сформулированы следующие задачи: · определить, из каких материалов изготавливают имплантаты ведущие зарубежные фирмы; · определить химический состав и механические свойства этих материалов; · проанализировать данные об их биосовместимости.   Материалом исследования явились данные, представленные в научных статьях, методических и презентационных публикациях зарубежных компаний, стандарты ASTM, ISO, ГОСТ. Полученные результаты представляем в следующих таблицах:    

Таблица 1. Материалы, используемые для производства дентальных имплантатов ведущими зарубежными фирмами

 

Торговое название имплантатов и фирм-производителей
Branemark System (Nobel Biocare), ШвецияReplace (Steri-Oss Dental Care Company), СШАITI (Straumann Institute), ШвейцарияCore-Vent (Corevent Corporation, Encio, CA), СШАSplin TwistTM (Sulzer Calcitek Inc.), Канада
МатериалКоммерчески чистый титан Grade ATi24*Ti-6Al−4V сплавЧистый титан марки 4 (Grade 4)
Ti-6Al−4V сплав
Ti-6Al−4V сплав ASTM specification B348
* Химический состав имплантатов Branemark System в соответствии со шведским стандартом: С — 0,05%, N — 0,03%, О — 0,1%, Н — 0,012%, Fe — 0,05%, остальное — титан. Химический состав наиболее бблизок к «чистому» титану Grade 1.

 

Таблица 2. Химический состав титана по ISO 5832/II и ASTM F 67−89

 

ЭлементGrade 1, %Grade 2, %Grade 3, %Grade 4, %Ti-6Al−4V, %
Азот0,030,030,050,05(0,05)
Углерод0,10,10,10,1(0,1)
Водород0,0150,0150,0150,015(0,015)
Железо0,20,30,30,5(0,4)
Кислород0,180,250,350,5 (0,4)**(0,2)
Алюминийнетнетнетнет(5,5−6,75)
Ванадий нетнетнетнет(3,5−4,5)
Титаностальноеостальноеостальноеостальноеостальное
** — Данные ISO и ASTM совпадают во многих пунктах, при их расхождении показатели ASTM приведены в скобках.    

Таблица 3. Механические свойства титана по ISO 5832/II и ASTM F 67−89.

 Grade 1, МПаGrade 2, МПаGrade 3, МПаGrade 4, МПаTi-6Al−4V, МПа
Предел прочности на растяжении240345450550(895)
Предел текучести170230 (275)300 (380)440 (483)(830)

 

Таблица 4. Химический состав титановых сплавов по ГОСТ 19807−91

ЭлементТитановый сплав ВТ 1−0, %Титановый сплав ВТ 1−00, %Титановый сплав ВТ-6, %
Азот0,040,040,05
Углерод0,070,050,1
Водород0,010,0080,015
Железо0,250,150,6
Кислород0,20,10,2
Алюминийнетнет5,3−6,8
Ванадийнетнет3,5−4,5
Цирконийнетнет0,3
Другие примеси*0,30,10,3

 * В титане марки ВТ 1−00 допускается массовая доля алюминия не более 0,3%, в титане марки ВТ 1−0 — не более 0,7%.

 

Таблица 5. Механические свойства титановых сплавов по ГОСТ 19807−91

Показатели механических свойствТитановый сплав ВТ 1−0, МПаТитановый сплав ВТ 1−00, МПаТитановый сплав ВТ-6, МПа
Предел прочности на растяжение200-400400-500850-1000***
Предел текучести350250***

** Данные приведены по ОСТ 1 90 173−75. *** В доступной литературе данных не обнаружено.    

Обсуждение результатов

Проведенный анализ выявил, что самым прочным из рассмотренных материалов является сплав Ti-6Al−4V (отечественный аналог ВТ-6). Увеличение прочности достигается за счет введения в его состав алюминия и ванадия. Однако, данный сплав относится к биоматериалам первого поколения и, несмотря на отсутствие каких-либо клинических противопоказаний, он используется все реже. Это положение приведено в аспекте проблем эндопротезирования крупных суставов.   Как видно из Таблицы 1, некоторые зарубежные фирмы продолжают использовать этот сплав в производстве дентальных имплантатов. Исследования 1984 года показали, что содержащийся в нем ванадий должен вызывать опасения из-за токсического действия на биологические объекты. Это было также подтверждено комплексным исследованием в 1997 году. Кроме того, степень адгезии тканей к имплантатам из титановых сплавов несколько хуже, чем к нелегированному титану.   В этой же точки зрения, отечественные сплавы ВТ 1−0 и ВТ 1−00 не могут считаться оптимальными, так как существующие стандарты допускают в них содержание алюминия (Таблица 4), который хоть и не является токсичным элементом как ванадий, но приводит к образованию соединительно-тканной прослойки вокруг имплантата и значительному загрязнению тканей.   Положение о практическом значении токсичности ванадия и недостатках алюминия можно оспорить с той точки зрения, что результаты вышеупомянутых исследований касаются имплантатов из «чистых» металлов или сплавов с преобладанием в их составе данных металлов. Содержание же алюминия и ванадия в сплавах, используемых в производстве дентальных имплантатов, невелико (несколько процентов), а выход ионов металла из кристаллической решетки обусловлен процессом коррозии.   При этом, по данным фундаментальной работы Williams & Roaf, коррозионная стойкость некоторых сплавов титана под воздействием солей выше, чем у «чистого» металла. Однако, на сегодняшний день общепризнанным является положение о недопустимости содержания токсических элементов в имплантируемых материалах.   Таким образом, с точки зрения лучшей биологической совместимости, более перспективными представляются вещества, относящиеся к группе «чистого» титана. Необходимо отметить, что когда говорят о «чистом» титане, имеют в виду одну из четырех марок титана, допущенных для введения в ткани организма в соответствии с международными стандартами. Как видно из приведенных выше данных, они различны по химическому составу, который, собственно, и определяет биологическую совместимость и механические свойства.

Источник: medicum.ru

 

Подписаться на ежемесячную рассылку

Наверх