Сравнение материалов для изготовления зубных имплантов

С каждым годом процедура имплантации зубов приобретает все большую популярность. На сегодняшний день более семидесяти производителей занимаются изготовлением зубных имплантов. Существуют разные виды искусственных зубных корней. Самыми распространенными являются изделия цилиндрической и конической формы, имеющие шероховатую поверхность и специальную резьбу для вкручивания в кость.

Для производства ортодонтических конструкций используют различные современные материалы, причем, каждый крупный производитель стремится улучшить качество своей продукции, чтобы повысить конкурентоспособность на рынке стоматологических услуг. Давайте проведем сравнение материалов для изготовления зубных имплантов, чтобы узнать плюсы и минусы каждого из них.

Требования к зубным имплантам

Дентальная имплантационная система включает в себя несколько компонентов:

  • Имплантат (искусственный зубной корень). Это главный компонент системы, который представляет собой штифт, вживляемый в челюстную кость
  • Абатмент. Специальный переходник между имплантом и коронкой. С его помощью коронка прикрепляется к искусственному корню
  • Заглушка. Это своеобразная «крышка», которая закрывает наружное отверстие имплантата на период остеоинтеграции. После того как штифт приживется, заглушку убирают
  • Формирователь десны. Он необходим для того, чтобы придать слизистой оболочке десны нужную форму после установки штифта. Его ставят вместо заглушки, а после приживления импланта снимают

Абатмент может быть сделан вместе с искусственным корнем. Некоторые протоколы имплантации не предполагают использование заглушки и формирователя десны, поэтому их не применяют.

Имплант в десне

Имплант должен удобно входить в костную ткань и прочно фиксироваться в ней

Главный компонент дентальной системы – это имплантат. Он имеет удобную форму, позволяющую легко входить в костную ткань и прочно фиксироваться в ней. После заживления штифт образует с костью прочное биомеханическое соединение и полностью заменяет натуральный зубной корень.

Качественные зубные импланты должны соответствовать ряду требований, которые можно разделить на три группы:

  • Факторы, отвечающие за биосовместимость ортодонтической конструкции с тканями ротовой полости
  • Физические, химические и механические характеристики, необходимые для нормальной работы дентального импланта и выполнения всех возложенных на него функций
  • Технологичность конструкции (простота производства, контроль за соблюдением заданных технических характеристик), доступность и приемлемая стоимость используемых материалов
Наиболее важным фактором, который следует учитывать в первую очередь, является биосовместимость изделия с живыми тканями. Если она находится на должном уровне, то инородное тело, введенное в организм, не будет отторгнуто им и не вызовет негативных реакций со стороны иммунной системы.
Испытание на прочность

При разработке и производстве хороших имплантов, их подвергают испытаниям на соответствие физических и химических параметров

Физические, химические и механические свойства – это прочноть, жесткость, упругость, способность к деформации, теплопередача, износостойкость и прочие свойства, которые влияют на функциональность изделия.

Дентальный имплантат не должен:

  • Провоцировать негативные изменения в тканях организма
  • Нарушать естественный остеогенез
  • Вызывать различные воспалительные или инфекционные процессы
  • Вступать в химические реакции с веществами, попадающими в рот, окисляться, распадаться на атомы или ионы, влиять на микрофлору ротовой полости
  • Образовывать электромагнитные пары
  • Провоцировать развитие аллергических реакций
  • Содержать канцерогенные компоненты
  • Деформироваться, гнуться, ломаться, изменять форму, разрушаться

Материалы для изготовления зубных имплантов

Внутрикостные штифты производят из металлов и других материалов, таких как керамика и различные полимеры.

Поскольку одним из основных требований к имплантам является высокая прочность, то в большинстве случаев производители отдают предпочтение металлам и металлическим сплавам.

Металлы можно разделить на три группы в зависимости от того, как они взаимодействуют с тканями человеческого организма:

  • Токсичные (никель, ванадий, хром, кобальт)
  • Промежуточные (железо, алюминий, золото)
  • Инертные (титан, цирконий)

Рассмотрим материалы, которые применяются для производства зубных имплантатов, более детально.

Титан

Современная имплантология активно использует титановые конструкции, поскольку именно этот металл хорошо зарекомендовал себя. Он обладает высокой биосовместимостью с твердыми и мягкими тканями полости рта, не распадается на ионы, не влияет на кислотно-щелочной баланс во рту, не образует токсичных соединений.

Титан

Титан в медицине начал использоваться во второй половине прошлого века.

Ученые обнаружили, что этот металл хорошо срастается с костной тканью, образовывая прочное биомеханическое соединение. Важным отличием титана от других металлов является то, что он создает именно костное, а не костно-соединительнотканное (фиброоссальное) соединение.

Положительным свойством титана является его сопротивление коррозии. Эта сопротивляемость выше, чем у нержавеющей стали. Это свойство позволяет применять титан в медицине в качестве материала для создания имплантатов. Кроме того, он обладает некоторым бактерицидным действием, подавляя жизнедеятельность небольших колоний болезнетворных микроорганизмов.

Сам по себе титан – металл довольно мягкий, пластичный и не очень прочный. Поэтому использовать его в чистом виде, без добавления примесей, непрактично. Для изготовления ортодонтических конструкций применяют сплавы титана с другими металлами. Хорошо зарекомендовало себя легирование титана алюминием или ванадием. Эти металлы существенно повышают его прочность, но, к сожалению, они обладают низкой биосовместимостью с живыми тканями.

Ванадий – это цитотоксичный материал, оказывающий негативное воздействие на биологические ткани. Алюминий замедляет минерализацию, подавляет эритропоэз, негативно влияет на метаболизм костной ткани. Для решения этой проблемы, вместо ванадия, используют ниобий, а содержание алюминия сводят к минимуму. Современные зубные имплантаты делают из таких титановых сплавов: Grade-5 (химическая формула Ti6Al4V), Grade-4 (Ti5Al), ВТ-6 (Тi6Al4V).

Титан применяют не только для создания самого искусственного зубного корня, но и для других элементов (абатментов, крепежных винтов и прочих компонентов имплантационной системы).

Хорошим материалом для изготовления дентальных имплантатов является наноструктурированный титан. Его кристаллические зерна более мелкие по сравнению с обычным титаном. Он такой же прочный, как титановые сплавы и хорошо приживается.

Производят его путем интенсивной пластической деформации. Эта технология улучшает остеоинтеграционные свойства титана, делая его отличным сырьем для производства имплантатов.

Цирконий

Этот метал делают из минерала циркона. В чистом виде циркон имеет невысокую прочность, поэтому для производства имплантов в него добавляют другие металлы. Хорошим материалом является циркониевая керамика – частично или полностью стабилизированный диоксид циркония (FSZ, PSZ).

Цирконий

Различные циркониевые сплавы широко применяются не только для изготовления дентальных имплантатов, но и для других целей.

Наиболее известные российские марки: КТЦ 110, 100, 125. В составе этих сплавов содержится 99% циркония, а в качестве примесей выступают такие металлы, как гафний, бериллий, никель, хром, титан, алюминий, свинец.

Легированный цирконий имеет высокую биологическую совместимость с живыми тканями, не подвержен коррозии, а также очень прочен. Оксидная пленка на поверхности металла не только защищает его от коррозии, но и обладает остеокондуктивностью.

Достоинства циркониевых сплавов;

  • Этот металл отлично интегрируется в ткани организма и не вызывает аллергических реакций. На сегодняшний день не выявлено случаев появления аллергии у пациентов, которые установили циркониевые импланты
  • Он прочен, не подвержен деформации и способен прослужить много лет
  • Плохо проводит тепло, поэтому не нагревается во время употребления горячей или холодной еды и напитков
  • Его бактериальная адгезия на 40% ниже, чем у других металлов
  • При контакте с мягкими тканями ротовой полости металл не вызывает раздражения или воспаления
  • Благодаря белому цвету и прозрачности он выглядит очень эстетично, ничуть не хуже, чем натуральная зубная эмаль

Недостатки циркониевых сплавов;

  • В сплавах часто присутствует ванадий и алюминий. Ванадий – цитотоксичный металл, а алюминий оказывает антиметаболический эффект на живые ткани
  • Цирконий недешев в производстве, поэтому стоимость изделий из него довольно высока

На сегодняшний день производители дентальных имплантов разрабатывают новый материал на основе циркония. Тестирование проходят титан-циркониевые сплавы (Roxolid), которые хорошо подходят для создания имплантатов.

Керамика

Обычная стоматологическая керамика не применяется для производства дентальных имплантов потому, что она весьма хрупкая и не подходит для создания конструкций, заменяющих зубные корни. А вот циркониевая керамика хорошо подходит для этой цели. Она на 95% состоит из оксидов циркония, алюминия и окиси иттрия (ZrO2+Y2O3+Al2O3).

Керамика

Циркониевая керамика имеет полупрозрачный белый цвет, близкий к цвету натуральной зубной эмали

Циркониевая керамика очень прочна, даже прочнее, чем натуральные зубные ткани. Предел прочности на изгиб составляет 1250 MПa, на сжатие – 3400 MПa. Кроме того, она хорошо приживается в костной ткани и не отторгается организмом. Она имеет полупрозрачный белый цвет, близкий к цвету натуральной зубной эмали. У циркониевой керамики есть замечательное свойство – при появлении на поверхности микротрещин ее структура восстанавливается самостоятельно.

Цирконий широко применяется для производства не только имплантов и абатментов, но и коронок, виниров, зубных мостов, вкладок. Циркониевая керамика обладает многими положительными свойствами, но стоимость ее довольно высока.

Стеклоуглерод

Стеклоуглерод представляет собой материал, производимый путем карбонизации сетчатых полимеров (целлюлозы, фенолформальдегидной смолы). Его внешний вид напоминает неорганическое стекло. Прочность материала на изгиб составляет 130 – 160 Мпа. Достоинством стеклоуглерода является высокая биоинертность, а недостатком – хрупкость. Этот материал дешев в производстве.

Для изготовления дентальных имплантов применяют также полиэфирэфиркетон. Это материал представляет собой полукристаллический термопластик, обладающий высокой прочностью, которую можно повысить еще больше, если добавить углеродных частиц.

К сожалению, стеклоуглерод и полиэфирэфиркетон не могут конкурировать с цирконием и титаном, поэтому сейчас они практически не применяются в дентальной имплантологии.

Золото

Золото давно применяется в стоматологической практике. Оно хорошо зарекомендовало себя благодаря высокой биосовместимости с живыми тканями. В массовом производстве зубных имплантов золото не применяют, но для пациентов, которые хотят установить золотые протезы, их производят под заказ.

Как производят золотые импланты?

Золотые импланты

Изготовление золотых имплантов требует особых технологических операций

В процессе производства дентальных конструкций из золота на этапе формирования структуры применяют три технологии:

  • Аддитивная обработка. Материал послойно наносят на подложку, ориентируясь по специальному цифровом чертежу. К этому способу можно отнести 3D печать с лазерным спеканием. Специальный порошок или проволока поступает в зону печати, расплавляется под воздействием лазера и формируется на подложке
  • Вычитающие (субтрактивные) технологии. Заготовку обрабатывают механическим путем, убирая излишки материала. В качестве примера можно упомянуть технологию CAD/CAM, суть которой состоит в том, что деталь изделия вырезается на программируемом фрезерном станке. Преимущество способа состоит в возможности сделать имплант под каждого пациента индивидуально
  • Штамповка и литье. Важным этапом производства является обработка поверхности имплантата. Задача состоит в придании ей шероховатости и гидрофильности, чтобы протез хорошо сцеплялся с клетками костной ткани

Чтобы повысить остеоинтеграционные свойства изделия, используют следующие методы:

  • Пескоструйная обработка с последующим травлением кислотой (технологии SLA и MBR)
  • Обработка лазером
  • Покрытие титановой плазмой (TPS)
  • Покрытие биоактивным гидроксиапатитом (технология НА)
  • Нанесение дополнительного окисного слоя
  • Наноструктурирование поверхности

Преимущества титана

Наиболее распространенным материалом, применяющимся для создания зубных имплантатов, является титан. Он сочетает в себе все свойства, которыми должен обладать имплантационный материал. На сегодняшний день 95% всех выпускаемых дентальных имплантов – титановые.

В чистом виде титан очень хорошо приживается в человеческом организме, не вызывая негативного ответа со стороны иммунной системы. К тому же, в ротовой полости человека этот металл ведет себя лучше, чем любой другой.

Титан гораздо дешевле и проще в производстве, чем цирконий и циркониевая керамика. Его прочность намного выше, чем у обычной стоматологической керамики. Также стоит заметить, что предел текучести титана в 2,5 раза выше, чем у железа.

Критерии выбора зубного импланта

Остеоинтеграция

По степени остеоинтеграции зубных имплантов материалы делятся на несколько типов

Все материалы по-разному взаимодействуют с твердыми и мягкими тканями человеческого организма. В зависимости от этого их делят на три типа – биотолерантные, биоинертные и биоактивные.

  • Биотолерантные. Особенностью этих материалов является то, что между имплантом и костью образуется соединительнотканный слой, то есть, имплант не врастает непосредственно в структуру костной ткани. Такое соединение будет не очень прочным. Биотолерантными материалами являются: стоматологическая сталь, сплавы металлов (кобальт, хром, молибден, никель). Раньше из них делали зубные импланты, но сейчас уже не делают
  • Биоинертные. Прочно соединяются с костью, не образуя соединительнотканного слоя. В число таких материалов входят: керамика, тантал, диоксид циркония, титан и другие
  • Биоактивные. Повышают биологическую активность костной ткани, увеличивают метаболизм за счет наличия в них фосфора и кальция. Наиболее известным материалом этой группы является гидроксилапатит

Продолжительность срока службы изделий

Самым длительным периодом эксплуатации отличаются импланты из циркония. Они способны прослужить больше 15 лет. Титановые конструкции служат больше 10 лет. Некоторые производители дают пожизненную гарантию на титановые и циркониевые имплантаты.

Срок службы зависит не только от материала, из которого сделана конструкция, но и от соблюдения технологии ее установки, а также правил эксплуатации. Правильный послеоперационный уход, гигиена полости рта, сбалансированное питание и отсутствие вредных привычек способны продлить срок службы имплантата на много лет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Последние статьи