ایمپلنت‌های دندانی

تیتانیوم و آلیاژ‌های آن به صورت وسیعی در صنعت ایمپلنت پرکاربردند، زیرا ویژگی‌های مفیدی از جمله نسبت بالای استحکام به وزن، عملکرد بایولوژیکی خوب و مقاومت مناسب در برابر خوردگی را دارا هستند. طی سالیان اخیر بهبودهای زیادی در عملکرد ایمپلنت‌های تیتانیومی ایجاد شده است که بر پایه‌ بهبود عملکرد شیمیایی، هندسی یا تمرکز بر عملکرد سطح آن‌هاست. یکی از ویژگی‌های تیتانیوم تشکیل لایه‌‌ای از تیتانیوم دی اکسید روی آن است که باعث شباهت مورفولوژیک آن به سطح استخوان می‌شود. توپوگرافی‌های خاصی از سطح مستقیما باعث افزایش پاسخ استخوان به ایمپلنت شده به طوری که ایمپلنت‌های دارای میکرو-زبری عملکرد بهتری نسبت به نمونه‌های صاف نشان داده‌اند.

نمونه‌های تیتانیومی در حال آنودایز شدن در ستاپ آنودایز شرکت ژیکان. حباب‌های تشکیل شده‌ هیدروژن برروی نمونه‌ها قابل مشاهده هستند.

یکی از ویژگی‌های سطح که بر قابلیت‌های بایولوژیکی تاثیر می‌گذارد، قابلیت ترشوندگی سطح است که به انرژی سطح جسم مربوط می‌شود و برای اندازه‌گیری آن به صورت غیر‌مستقیم از اندازه‌گیری زاویه تماس استفاده می‌شود. سطوح آب‌دوست باعث افزایش چسبندگی، تکثیر و تقسیم سلولی می‌شوند و معدنی شدن استخوان را بهبود می‌بخشند، در حالی که سطوح آب‌گریز این ویژگی را ندارند. برای ایجاد زبری‌ها با سایز میکرو از فرآیندهایی از جمله سند بلاست، اسیدشوئی و آنودایز استفاده می‌شود. برای کمّی‌سازی ویژگی‌های ترشوندگی سطح، از دو روش معمول قطره‌ معلق(Sessile drop) و بالانس ویلهلمی(Wilhelmy-balance method) استفاده می‌شود.

تیتانیوم آنودایز شده به روش‌های متفاوت که رنگ‌های متنوعی روی آن ایجاد می‌کند. این نمونه‌ها در آزمایشگاه ژیکان ساخته شده‌اند و برای تصویربرداری SEM مطابق تصویر چیده شده‌اند.

به طور کلی ترشوندگی سطح می‌تواند روی چهار قسمت اصلی از سیستم بایولوژیکی بدن انسان تاثیر بگذارد:

1-چسبندگی پروتئین‌ها و مولکول‌های بزرگ به سطح

فرآیندی سریع است که در حد میلی ثانیه پس از قرار گیری ایمپلنت فعال می‌شود. در این مرحله پروتئین‌ها و دیگر مولکول‌های بزرگ چسبش به سطح را آغاز می‌کنند که میزان آن تحت تاثیر ویژگی‌های سطحی ماده‌ مورد نظر است. ترشوندگی می‌تواند باعث جذب پروتئین‌ها و یا هدایت بقیه‌ عوامل و تحریک کننده‌ها به سطح شود. معمولا آب‌دوستی می‌تواند قدرت پیوند و میزان پروتئین‌های چسبیده به سطح، سازگاری و جهت دهی آن‌ها را تحت تاثیر قرار دهد.

2- تعامل سلول‌های بافتی با سطح

نانوتوپوگرافی سطح می‌تواند باعث تعدیل پاسخ سلول‌های بافت نرم شود. این پاسخ ممکن است مختص به ساختار نانوی سطح و مستقل از بقیه‌ موارد باشد. سطوح آب‌دوست توانایی افزایش 10 تا 20 درصدی سلول‌ها را دارند.

3- چسبندگی باکتریایی

عفونت‌های مربوط به بایو‌مواد در موارد بسیار کمی دیده می‌شود ولی در صورت بروز عفونت می‌تواند خطرهای جدی را در پی داشته باشد. در تئوری، سویه‌ باکتری‌های آب‌گریز تمایل دارند که به مواد آب‌گریز بچسبند و به همین صورت باکتری‌های آبدوست متمایلند به سطوح آب‌دوست بچسبند. مطالعات نشان داده است که چسبندگی باکتری‌ها به سطوح آب‌دوست تقریبا 90% کمتر از سطوح دیگر است.

4- نرخ تجمیع استخوان در داخل بدن

اثر آب‌دوستی روی ایمپلنت‌های تجاری با در نظر گرفتن تشدید استخوان سازی اولیه بسیار مهم است. در این حالت زمان درمان و زمان بازگشت بیماران به زندگی عادی، از چند ماه به چند هفته کاهش می‌یابد. سطوح آب‌دوست، تشکیل استخوان بهتری را نسبت به سطوح آب‌گریز نشان می‌دهند. از این ویژگی می‌توان برای افزایش موفقیت و کاهش زمان درمان برای سالمندان استفاده کرد زیرا سطح ‌آب‌دوست، سطح تماس استخوان-ایمپلنت بسیار بیشتری را از خود نمایش می‌دهد.