Биосовместимость ниобия в оральных имплантатах
Введение
В многочисленных исследованиях и экспериментах изучалась биосовместимость ниобия в имплантатах полости рта. Еще в 1991 году сравнительные исследования имплантатов из чистого титана и чистого ниобия в кости кролика показали, что имплантаты из ниобия имели значительно больший момент открытия, чем титановые имплантаты. Это объяснялось более неравномерной морфологией поверхности ниобия. Однако в настоящее время ведутся исследования, направленные на снижение содержания токсичных металлов (таких как никель и ванадий) в титановых сплавах для улучшения биосовместимости, снижения модуля упругости и повышения механической прочности имплантатов.
Улучшает ли ниобий биосовместимость оральных имплантатов?
Ответ - однозначно да. Ведущие исследователи изучили влияние 15 широко используемых биоматериалов на биоактивность остеобластоподобных клеток и обнаружили, что ванадий и никель, как в виде частиц, так и в ионной форме, значительно более цитотоксичны, чем ниобий. Несмотря на высокую стоимость и затраты на обработку, ниобий показал себя перспективным в плане повышения эффективности имплантатов. Эксперименты с нанесением ниобиевых покрытий на имплантаты из нержавеющей стали, кобальт-хрома, титана и титановых сплавов продемонстрировали улучшение биосовместимости и механических свойств при одновременном снижении стоимости.
Похожие статьи: Каковы области применения ниобия
Дополнительные преимущества использования ниобия в имплантатах полости рта
Снижение модуля упругости металлов до максимально возможного соответствия костной ткани для минимизации экранирования напряжений - еще одна цель исследователей. Исследования показали, что добавление нетоксичных металлических элементов, таких как ниобий, цирконий, тантал и молибден, в титановые сплавы позволяет эффективно снизить модуль упругости и повысить коррозионную стойкость.
Оптимальное содержание ниобия для улучшения биосовместимости
Металлические зубные протезы широко используются для восстановления зубов. Учитывая сложную среду в полости рта, улучшение механических и химических свойств, в частности коррозионной стойкости, необходимо для долговечности протезов при сохранении биосовместимости. Исследования титано-ниобиевых сплавов с различными пропорциями ниобия показали следующее:
- 5wt% ниобия: Значительно повышенная твердость.
- 10 весовых процентов и выше ниобия: Увеличение предела текучести и предела прочности при растяжении, но уменьшение удлинения.
- 30wt% Niobium: Улучшенная стойкость к истиранию при сохранении высокой твердости, прочности и модуля упругости.
Другие металлы для улучшения биосовместимости оральных имплантатов
Металлические биоматериалы широко используются в черепно-челюстно-лицевой хирургии в качестве заменителей костных деформаций и дефектов, а также в качестве строительных лесов для улучшения качества жизни пациентов. К типичным металлическим биоматериалам относятся:
- Нержавеющая сталь: Обладает лучшей пластичностью и прочностью на циклическое кручение.
- Кобальт-хромовые сплавы: Обеспечивают наибольшую жесткость, износостойкость и относительно высокую прочность.
- Титановые сплавы: Известны лучшей биосовместимостью, коррозионной стойкостью и удельной прочностью (отношение предела прочности на разрыв к плотности), хотя и имеют самую низкую жесткость.
Заключение
Ниобий продемонстрировал значительный потенциал в улучшении биосовместимости и механических свойств имплантатов полости рта. Несмотря на высокую стоимость, преимущества ниобия, включая снижение цитотоксичности, повышение твердости, прочности и коррозионной стойкости, делают его ценным материалом для стоматологического и медицинского применения. Продолжающиеся исследования и разработки в области составов сплавов и методов нанесения покрытий позволяют оптимизировать его использование, обеспечивая лучшие результаты для пациентов при операциях в полости рта и черепно-лицевой области. Дополнительную информацию можно найти на сайте Stanford Advanced Materials (SAM).
