خوردگي در ايمپلنت هاي دنداني تيتانيومي - √دنیـــــــای متـــــــــــالورژی فقـــــــط از ایـــــــنجا
به "با سابقه ترين و محبوب ترين وبلاگ متالورژي در ايران" خوش آمديد

تاريخ : پنجشنبه ٢٧ اردیبهشت ۱۳۸٦
خوردگي ايمپلنت هاي دنداني يک مشکل کلينيکي جدي است.علي رغم پيشرفت هاي اخير مبتکرانه تکنولوژيکي و توسعه قابل توجه در طراحي وساخت مواد دنداني و جراحي شکست هايي نيز اتفاق افتاده است . مقاله حاضر مشکلات خوردگي در ايمپلنت هاي دنداني را بيان مي کند. اهميت باليني خوردگي ايمپلنت هاي دنداني خيلي مهم است و متداولترين نوع نوع خوردگي خوردگي گالوانيکي است که در تماس با محيط هاي vivo و vitro اتفاق مي افتد. اين مقاله به بررسي هاي مختلف در ايمپلنت هاي دنداني تيتانيم دنداني و آلياژهاي مربوطه نگاهي دارد مطالعات انجام شده تناسب و سازگاري حياتي تيتانيم را براي استفاده در عارضه هاي دهاني ثابت کرده اند.هدف اين است که خوردگي گالوانيکي را که به طور ذاتي در اطراف ايمپلنت هاي دنداني تيتانيمي وقتي با يک آلياژپايه فلزي جفت مي شوند اتفاق مي افتد را بررسي کند.

مقدمه:

استفاده از ايمپلنت هاي دنداني در معالجات دنداني جزئي وکلي يکي از عوامل کيفيت معالجات در دندان پزشکي پيشرفته شده است. ايمپلنت هاي دنداني براي اولين بار در دهه 1930 استفاده شد ولي استفاده کلينيکي از آنها حدود 20 سال بعد رايج شد. مواد مختلفي براي ايمپلنت هاي دنداني استفاده مي شوند.

خوردگي فلزات در بيومتريال ها از چند مدل اصلي پيروي مي کند.فلزات در معرض واکنش هاي شيميايي با عناصر غير فلزي در محيط توليد ترکيبات شيميايي مي کنند.معولا اين محصولات را محصولات خوردگي مي نامند. يکي از نيازهاي اصلي براي فلزات يا آلياژهايي که در بدن انسان استفاده مي شوند سازگاري با بدن است و بنابراين نبايد محصولاتي که براي بدن يا خود فلز زيان بخش و مضر هست توليد کند يا به توليد آنها کمک کند.

حفرات دهاني در معرض تغييرات گسترده PH و نوسانات دما قرار دارد.فروپاشي فلز ممکن است از طريق عمل رطوبت، اتمسفر، اسيد يا محلول هاي الکلي و مواد شيميايي معين رخ دهد. و نيز گزارش شده است که آب، اکسيژن، کلرايدها، و سولفور فلزات موجود در آلياژهاي دنداني را از بين مي برد.

تيتانيم با موفقيت به عنوان مواد ايمپلنتي استفاده مي شود و به دليل خواص فوق العاده مانند واکنش ناپذيري، مقاومت مکانيکي، چگالي کم، عدم مسموم کنندگي، مقاومت در برابر خوردگي و سازگاري با بدن به طور گسترده استفاده مي شود.

سازگاري با محيط طبيعي مشخصه وضع همزيستي متقابل بين بيومتريال ها و محيط بيولوژيکي است که هيچ يک نبايد بر روي ديگري اثر نامطلوب داشته باشد اين توانايي يک ماده در انجام يک پاسخ مناسب در کاربردي خاص مي باشد يعني بافت هايي که در تماس با مواد هستند نبايد از سم، تحريک، التهاب، حساسيت يا فعاليت سرطان زايي صدمه ببيند براي ايمپلنت هاي دنداني سازگاري با بدن مربوط به خواص مکانيکي و خوردگي ماده مي باشد.

خوردگي ، از بين رفتن تدريجي مواد به وسيله حملات الکتروشيميايي انجام مي شود به خصوص وقتي که يک ايمپلنت فلزي در محيط الکتروليت مخالف که به وسيله بدن انسان مهيا مي شود قرار گيرد. نوع خوردگي به فرآيند تأثير متقابل بين يک ماده جامد و محيط شيميايي آن بستگي دارد که باعث کاهش ماده، تغيير در خواص ساختاري آن يا کاهش انسجام ساختار مي شود.

در طول خوردگي آلياژهاي ريختگي عناصري را در بدن انسان در يک زمان کوتاه مدت(روزها)وزمان بلند مدت(ماهها) آزاد مي کنند خوردگي بيومتريال ها به پارامترهاي هندسي،متالورژيکي و محلول شيميايي بستگي دارد.

انواع خوردگي

خوردگي يکنواخت

که يک نوع خوردگي اجتناب ناپذير است که تمام موادي فلزاتي که در معرض يک محلول الکتروليت قرار دارند به آن دچار مي شوند.

خوردگي حفره اي

که به صورت موضعي خوردگي متقارن در حفرات سطح فلز اتفاق مي افتد که معمولأ در فلزاتي که به وسيله يک لايه نازک اکسيد محافظت شده اند اتفاق مي افتد. با حضور کلرايد در محيط فيلم به صورت موضعي شکسته و سرعت از بين رفتن فلز با تشکيل حفرات افزايش مي يابد.

جنبه هاي خوردگي دنداني در سيستم تيتانيم با استفاده از تکنيک هاي الکتروشيميايي مختلف بر روي تيتانيم وآلياژهايش با آهن در کاربرد هاي دنداني مورد مطالعه قرار گرفت. حساسيت به خوردگي حفره اي موضعي تيتانيم وآلياژهايش به وسيله پتانسيل شکست jBr ، پتانسيل حفاظتي jPr، تفاوت بين آنها و تراکم جريان هاي مربوطه از نمودارهاي پلاريزاسيون آندي ارزيابي شده است . هم چنين پتانسيل شکست براي تيتانيم در بزاق بدون يون هاي کلرايد و فلورايد بيشتر و فلورايد در محلول فيزيولوژيکي پسيوو مي شود.



خوردگي شکافي موضعي

خوردگي شکافي موضعي نتيجه هندسي دستگاه است. خوردگي شکافي بين دو سطح نزديک به هم يا به هم فشرده شده که تبادل اکسيژن ندارند اتفاق ميافتد کاهش PHو افزايش غلظت يون هاي کلرايد دو فاکتور مهم براي آغاز و انتشار پديده خوردگي شکافي مي باشند. وقتي خاصيت اسيدس محيط افزايش مي يابد با گذشت زمان لايه پسيوو آلياژحل شده و فرآيند خوردئگي موضعي تسريع مي شود.

خوردگي گالوانيکي

خوردگي گالوانيکي فروپاشي فلز است که به وسيله تفاوت هاي ميکروسکوپي ر پتانسيل هاي الکتروشيميايي کنترل مي شوند است که معمولا در نتيجه نزديکي دو فلز متفاوت اتفاق مي افتد.

خوردگي تنشي

خوردگي تنشي به علت خستگي فلزات که به همراه با محيط خورنده باشد اتفاق مي افتد. سطح اختلاف بازسازي فلز ممکن است داراي حفرات يا شکافهاي کوچکي باشد که در نتيج تنش و حفره خوردگي اتفاق مي افتد.

خوردگي سايشي

بيشتر دليل آزاد شدن فلزات در بافت هاي خوردگي سايشي است. فعاليت همزمان شيميايي و مکانيکي باعث خوردگي سايشي مي شود.

خوردگي گالوانيکي در ايمپلنت هاي دنداني تيتانيمي

بيشتر خوردگي هايي که معمولا در ايمپلنت هاي دنداني به وجود مي آيد از نوع خوردگي گالوانيکي است. تيتانيم براي کاشته شدن در قسمت انتهايي استخوان استفاده مي شود. مطالعات طولاني و مشاهدات کلينيکي اين حقيقت را نشان مي دهد هنگامي که تيتانيم در بافت هاي زنده استفاده مي شود خورده نمي شود و در صورت تشکيل زوج گالوانيکي تيتانيم و ديگر مواد فلزي زيستي ممکن است خورده شود. بنابراين نگراني زيادي در ارتباط با ماده اي که براي روکش ايمپبلنت استفاده مي شود وجود دارد.

آلياژهاي طلا به دليل سازگاري زيستي عالي، مقاومت در برابر خوردگي و خواص مکانيکي به عنوان روکش انتخاب مي شوند. نرخ روزافزون آلياژهاي استفاده شده در دندان پزشکي منجر به ساخت مواد فلزي مؤثر در قيمت گرديده است اين آلياژهاي مختلف نظير آلياژهاي Ag- Pd Co-Crو آلياژهاي تيتانيم خواص مکانيکي خوبي دارا هستند و به لحاظ قيمت تأثيرگذار اما مقاومت به خوردگي آنها نگران کننده است.

خوردگي گالوانيک وقتي رخ مي دهدکه آلياژهاي متفاوت در تماس با هم داخل حفره دهاني يا داخل بافت ها قرار مي گيرند. پيچيدگي فرآيند الکتروشيميايي در بردارنده ايمپلنت روکش مي باشد به پديده خوردگي حفره اي و زوج گالوانيکي مربوط است.

ASTM خوردگي گالوانيک را به عنوان خوردگي تسريع شده فلز تعريف مي کند که به دليل تماس الکتريکي با يک رسانا غير فلزي يا بي اثرتردر يک محيط خورنده اتفاق مي افتد.

وقتي دو يا بيش از دو وسيله پروتز دنداني که از آلياژهاي متفاوت تشکيل شده اند در تماس با همديگر قرار مي گيرند اگر در معرض مايعات دهاني قرار بگيرند اختلاف بين پتانسيل هاي خوردگي باعث جريان الکتريکي بين آنها مي شود يک سلول گالوانيکي تشکيل مي شود و جريان گالوانيک باعث تسريع خوردگي فلز بي اثر مي شود اين جريان گالوانيکي از طريق فلز يا اتصال فلزي و نيز از طريق بافت ها نيز عبور مي کند که ايجاد درد ميکند اين جريان از طريق دو الکتروليت يعني بزاق دهان يا مايعات ديگر داخل دهان و مايعات بافتها و استخوانها جريان مي يابد .

پديده خوردگي گالوانيکي

وقتي دو فلز متفاوت ( با دو پتانسيل الکترودي متفاوت) با هم تماس پيدا مي کنند يک پتانسيل توليد ميشود و نتيجه نهايي اينست که يک واکنش شيميايي همراه با اکسيداسيون در يک سطح ( آند ) و احيا در سطح ديگر( کاتد) رخ مي دهد. تبادل يونها از طريق الکتروليتي که دو اکترود در آن قرار دارند صورت مي گيرد فلزات مربوطه تجزيه مي شوند و گفته مي شود که خورده شدهاند .

اين نوع خاص را خوردگي الکتروگالوانيک مي گويند زيرا يک نوع رطوبت است که در آن الکتروگالوانيک وجود دارد زيرا جريان بار مي باشد.

سلول الکترو شيميايي داراي دو الکترود خواهد بود:


(a) Oxidation Anode M ® M n+ + n e-1

(b) Reduction - Cathode M+e ® 1/2H2 or M ® e ® M

O2 + 2H2O + 4e ® 4OH



بنابراين جريان بار اتفاق مي افتد .

حفره دهاني مي تواند يک سلول الکترو شيميايي را تحت شراط خاص تحريک کند.

اگر يک روکش آلياژ پايه فلزي بر روي ايمپلنت تيتانيم قرار گيرد يک سلول الکتروشيميايي ساخته ميشود.

آلياژ فلزي کم اثرتر آند را شکل مي دهد و تيتانيم پر اثر تر کاتد را شکل مثدهد. الکترونها از طريق تماس فلزي انتقال مي يابند و مدار توسط انتقال يون از طريق بزاق ، مخاط و مايع بافتي کامل مي شود .

در مطالعات Vitro

تغييرات قابل ملاحظه مربوط به زوج گالوانيکي دذر ادبيات آن گزارش شده است خوردگي گالوانيکي تيتانيم با آمالگام و آلياژهاي پروتيزي ريخته گري شده درvitro مورد مشاهده قرار گرفته است هيچ جريان يا تغييراتي در PHثبت نشده هنگامي که طلا ، کبالت- کروم،فولاد ضد زنگ ، کامپوزيت کربن يا آلياژهاي پالاديم نقره در تماس با تيتانيم بوده اند. تغييرات وقتي رخ مي دهد که آمالگام در تماس با تيتانيم بود.

خوردگي گالوانيک سيستم هاي ايمپلنت-روکش از دو جهت مهم هستند: اولا امکان تاثيرات بيولوژيکي که ممکن است از حل نشدن عناصر آلياژي ناشي شود ثانيا جرياني که ناشي از خوردگي گالوانيکي است ممکن است منجر به تخريب استخوان گردد.

مطالعات نشان داده است که آلياژهاي که قابل استفاده در روکش هاي گالوانيکي زوج شده با تيتانيم هستند با پيش نيازهاي زير تعيين مي کنند:

1.در عمل زوج شدن تيتانيم بايد داراي پلاريزاسيون آندي ضعيف باشد

2.جرياني که توسط سلول گالوانيکي توليد مي شود نيز بايد ضعيف باشد.

3.پتانسيل شکاف بيشتر از پتانسيل مجموع باشد.

مطالعات vivo

عليرغم مقاومت بالاي خوردگي تيتانيم شواهد نشان مي دهد که تيتانيم آزاد ميشود و در بافت هاي مجاور ايمپلنت تيتانيم جمع مي شود. اگر چه تيتانيم زيست سازگاري بالايي دارد مشاهده شده است واکنش بافت با انواع تيتانيم آزاد شده از يک عکس العمل ملايم تا يک عکس العمل شديد متغير است.

تيتانيم مانند همه ايمپلنت هاي فلزي بي اثر ديگر با لايه اکسيد محافظ پوشيده مي شود.

اگر چه اين مانع به لحاظ ترموديناميکي پايدار است اما فلزاتي که داراي انواع تيتانيم هستند هنوز از طريق مکانيزم هاي نامحلول پسيوو آزاد مي شود اگر چه شکل شيميايي تيتانيم که در vivo آزاد مي شود هنوز به وسيله آزمايش مشخص نشده است ، يک احتمال Ti(OH)440است .

آناليز جذب اتمي آزادسازي زياد يون هاي فلزي را از آمالگام و نونه هاي آلياژي گاليم که با تيتانيم زوج شده اند در مقايسه با شرايطي که زوج نشده اند را نشان مي دهد اگر چه که تفاوت ها هميشه معني دار نيستند.

خوردگي گالوانيکي زوج هي آمالگام-تيتانيم در دراز مدت ممکن است مهم باشد ونياز به تحقيقات بيشتر است. زوج شدن آلياژ گاليم با تيتانيم ممکن است منجر به خوردگي گالوانيکي زياد و عکس العمل هاي آسيب سلولي مي شود.

نتيجه:

خوردگي بيومتريال ها دنداني يک مشکل کلينيکي جدي است . علي رغم پيشرفت هاي تکنولوژيکي و متالورژيکي نوآورانه و موفقيت هاي قابل ملاحظه در طراحي و توسعه مواد دنداني و جراحي ، نا کامي هايي نيز اتفاق افتاده است . تا کنون ايمپلنت هاي تيتانيم و آلياژهاي پايه فلزي زيادي طراحي و ساخته شده اند مطالعات نشان داده اند که سازگارند و شرايط موجود را دارا هستند بايد در بازسازس عارضه هاي دهاني استفاده شوند اين مقاله خوردگي ايمپلنت هاي دنداني تيتانيمي ناهمگن را با آلياژهاي پايه فلزي ناهمگن تحت شرايط vivoوvitoارزيابي مي کنند.

ارسال توسط محسن حیدری
آخرين مطالب
کارت اعتباری ویزا

کتاب کسب درآمد از اینترنت در ۷ روز

آدرس مجازی خارجی برای گوگل ادسنس