Fogorvosi szemle, 2004 (97. évfolyam, 1-6. szám)

2004-02-01 / 1. szám

FOGORVOSI SZEMLE

97. évf. 1. sz. 2004.

33

Elektrokémiai viselkedés - korrózió

A legtöbb implantátumként használt fém, ötvözet korróziós sebességét az implantátum felületén képződő passzív réteg védőképessége, stabilitása határozza meg. A korróziós hatások vizes oldatban kéttípusú reakción alapulnak: anaerob körülmények között a víz oxidáló hatására fémoxidok, hidroxidok, hidrogén képződik; aerob körülmények között az oxigén oxidáló hatására fémoxidok, hidroxidok, képződése mellett nem keletkezik hidrogén. A titán korróziós viselkedését potenciodinamikus és potenciosztatikus, valamint immerziós tesztekkel tanulmányozzák. A vizsgálatok lényege, hogy in vitro a titán felületét olyan hatásoknak vessék alá, amilyenek a szervezetben keletkezhetnek. A titánt különböző oldatokba helyezik, ahol az oldat összetétele, hőmérséklete, valamint az áramerőség változásával a felületi réteg stabilitása, ionváltozása, vastagsága, ellenállása, kapacitása mérhető. A vizsgálatokat savakkal (HCI, FeCI3, H2S04, HN03, H3P04, NaOH, Cr203ésCH3C00H), műnyállal, Ringer-, Hank-oldattal, testhőmérsékleten és 7.3 - 7.5 pH mellett végzik [6],

A fémek elektrokémiai, korróziós viselkedését leggyakrabban modelloldatban, polarizációs mérésekkel tanulmányozzák, háromelektródos elektrokémiai cellában. A potenciodinamikus (árampotenciál-)görbéken a potenciálfüggvényében megjelenő áramcsúcsok és platók alapján következtethetünk arra, milyen folyamatok játszódnak le a fém/elektrolit határfelületen. Fiziológiás körülmények között (semleges közeg, gyengén oxidáló, sós oldat, testhőmérséklet, 37C°) a titánium és a titániumötvözetek rendkívül alacsony korróziós hajlamot mutatnak, amelyet nehéz mérni, és nehéz különbséget kimutatni a különböző titánelemek között (állatkísérletekben a TiNi korróziós mértéke kisebb volt, mint 2T0'5 mm/év). Agresszív vizsgálati körülmények mellett (magas hőmérséklet, oxidáló sóoldatok, koncentrált savak) a titán és a titánötvözetek magas korróziós ellenállást mutattak más fémekhez (rozsdamentes acél, nikkel-króm, kobalt-króm ötvözetek) hasonlítva [6, 19, 25,42,47],

Megbeszélés

A felületi vizsgálatok sokszínűsége lehetővé teszi a titán felületi rétegének alapos tanulmányozását. A titán felületén lejátszódó folyamatok rögzítése, az oxidréteg tulajdonságainak megváltoztatása optimális felszín kialakítására irányul, és eredményeként a csont-titánimplantátum határán lezajló biológiai folyamatok megértésére is fény derülhet. Ezek a folyamatok mind a titán szervezetre történő hatásában (pl. metallózis), mind a szervezetnek a titánfelületre való hatásában (pl. osszeointegráció, korrózió) fontosak.

Jelen dolgozatunkban az általunk használt titánoxidréteggel bevont titánlemezek vizsgálati lehetőségeire fektettük a hangsúlyt. A kutatók feladata a számukra optimális és hozzáférhető vizsgálati módszerek kiválasztása. A helyes döntés meghozatalához egy áttekinthető, logikus terv felállítására, valamint az egymást kiegészítő módszerekben rejlő interdiszciplináris lehetőségek kihasználására van szükség.

Irodalom

1. Acero J, Calderon J, Salmeron Jl, Verdaguer JJ, Concejo C, Somacarrera ML: The behaviour of titanium as a biomaterial: microscopy study of plates and surrounding tissues in facial osteosynthesis. J Craniomaxillofac Surg 1999; 27: 117-23.

2. Albrektsson T, BränemarkPI, Hansson HA, Lindström J: Osseointegrated titanium implants. Acta Orthop Scand 1981; 52: 155-79.

3. Albrektsson T, Johansson C, Lundgren AK, Sul YT, Gottlow J: Experimental studies on oxidized implants. A histomorphometrical and biomechanical analysis. Appl Osseointegr Res 2000; 1: 21-24.

4. Baier R, Meyer A: Implant surface preparation. Int J Oral Maxillofac Implants 1988; 3: 9-20.

5. Bränemark PI, Hansson BO, Adell R, Breine U, Lindström U, Hallén O, Oman A: Osseointegrated implants in the treatment of the edentulous jaw. Experience from a 10-year period. Scand J Plast Reconstr Surg 1977; 16: 7-127.

6. Brunette DM, Tengvall P, Textor M, Thomsen P: Titanium in Medicine: material science, surface science, engineering, biological responses and medical applications. Springer 2001.

7. Cooper LF, Masuda T, Whitson SW, Yliheikkilä P, Felton D: Formation of mineralizing osteoblast cultures on machined, titanium oxide grit-blasted, and plasma-sprayed titanium surfaces. IntJ Oral Maxillofac Implants 1999; 14: 37-47.

8. Eliades T: Passive film growth on titanium alloys: Physicochemical and biologic considerations. IntJ Oral Maxillofac Implants 1997; 12: 621-627.

9. Ewans EJ: Cell demage in vitro following direct contact with fine particles of titanium, titanium alloy and cobalt-chrome-molybdenum alloy. Biomaterials 1994; 15: 713.

10. Gaggl A, Schultes G, Müller WD, Kärcher H: Scanning electron microscopical analysis of laser-treated titanium implant surfaces - a comparative study. Biomaterials 2000; 21:1067-1073.

11. Gottlow J, Henry PJ, Tan AES, Allan BP, Johansson C, Hall J: Biomechanical and histologic evaluation of the TiUnite and Osseotite implant surfaces in dogs. Appl Osseointegr Res 2000; 1: 28-30.

12. Gottlow J, Johansson C, Albrektsson T, Lundgren AK: Biomechanical and histologic evaluation of the TiUnite and Osseotite implant surfaces in rabbits after 6 weeks of healing. Appl Osseointegr Res 2000; 1:25-27.

13. Hall J, Lausmaa J: Properties of a new porous oxide surface on titanium implants. Appl Osseointegr Res 2000; 1:5-8.

14. Hallie E, Placko MSE, Sourabh M, Jeffery J, Weimer, Linda C: Surface Characterization of Titanium-Based Implant Materials. Int Oral Maxillofac Implants 2000; 15: 355-363.

15. Ikemura K, Hidaka H, Etoh T, Kabata L: Osteosynthesis in facial bone fractures using miniplates: clinical and experimental studies. J Oral Maxillofac Surg 1988; 46: 10-14.

16. Ishizawa H, Ogino M: Formation and characterization of anodic titanium oxide films containing Ca and P. J Biomed Mater Res 1995; 29: 65-72.

17. Kálmán E: Felületvizsgálat Elektronmikroszkóppal (TEM, SEM) és Pásztázó Tűszondás Mikroszkóppal (STM, AFM). MTA KKKI, Budapest, 1998.

18. Keresztes Zs, Telegdi J, Beczner J, Kálmán E: The influence of biocides on the microbiologically influenced corrosion of mild steel and brass. Electrochim. Acta 1998; 43: 77-85.

19. Kilpadi VD, Lemons EJ, Lui J, Raikar NG, Weimer JJ, Vohra Y: Cleaning and heat-treatment effects on unalloyed titanium implant surfaces. Int Oral Maxillofac Implants 2ooo; 15:219-230.

20. Kim YK, Yeo HM, Lim SC: Tissue response to titanium plates: a transmitted electron microscopic study. J Oral Maxillofac Surg 1997; 55: 322-326.