کاشت 1 دندان با فناوری نانو پروتزهای استفاده شده در ایمپلنت های دندانی یک ابزار قابل قبول در درمان بیماران بی دندان معرفی شده اند. در 30 سال اخیر تیتانیوم و آلیاژهای آن از جمله مواد مصرفی برای جایگزینی دندان های از دست رفته هستند. نتایج رضایت بخش وابسته به قابلیت تحمل بار ایمپلنت است و این نتایج بعد از پایداری ابتدایی بلافاصله پس از قرارگیری ایمپلنت ارزیابی می شود. همچنین در طولانی مدت میزان موفقیت به فرآیند ادغام و جوش خوردن ایمپلنت با استخوان بر می گردد. ویژگی های سطح ایمپلنت از جمله عوامل مهم در فرآیند جوش خوردن است. در این پژوهش به بررسی کاشت دندان با فناوری نانو و تاثیراتی که خواهد داشت ، خواهیم پرداخت.
تاثیر کاشت دندان با فناوری نانو چیست ؟
این ویژگی‌های شامل قابلیت رشد سلولی و خواص بیومکانیکی می‌شود که پایداری ابتدایی ایمپلنت- استخوان نقش مهمی را ایفا می‌کنند. ساختار متخلخل و حفرات با سایز مناسب از عوامل تعیین‌کننده استخوان در حال رشد است. خواص مکانیکی ایمپلنت می‌بایست متناسب با خواص بافت‌های اطراف آن تنظیم شود، این خواص مکانیکی عبارت‌اند از تخلخل ساختار ایمپلنت (سایز حفره، شکل حفره، میزان تخلخل) ، زمان ایمپلنت گذاری، زیست سازگاری و استحکام ایمپلنت.
رشد و توسعه در مهندسی مواد ، منجر به تولید داربست‌های متخلخلی شده‌اند که ویژگی‌های ساختاری و مکانیکی استخوان طبیعی را شبیه‌سازی می‌کنند. ساختار متخلخل به‌عنوان یک چارچوب برای رشد سلول‌های استخوانی عمل می‌کند و این سلول‌ها بانفوذ به داخل حفرات ایمپلنت منجر به جوش خوردن با ایمپلنت می‌شوند.
تیتانیوم که دارای تخلخل با پایداری طولانی‌مدت و قابلیت تحمل بار بالا و رشد استخوان است ، می‌بایست چندین ویژگی داشته باشد:
- تخلخل بالا و ساختار بهم پیوسته تا امکان رشد منشا استخوان جدید و انتقال مایعات بیولوژیکی را فراهم کند.
- سایز تخلخل ها و حفرات معمولا بین 150 تا 500 است.
- خواص مکانیکی تنظیم شده با بافت های اطراف به منظور تحمل بار و انتقال بار
درگذشته تلاش بر این بود تا با ایجاد تغییراتی در سطح ایمپلنت فرآیند شیلینگ (ادغام) را تسریع بخشند ، مثل ایجاد زبری در ابعاد میکرونی بر روی تیتانیوم. امروزه روش‌های متعددی مثل سند بلاست – اسید شویی و ترکیب این‌ها برای رسیدن به زبری میکرونی مطرح‌شده‌اند. پژوهش‌های فعلی در تغییر آلیاژ، ساختار و اصطلاحات سطحی دارند، مثلاً در مورد تیتانیوم تلاش می‌شود تا زیست سازگاری گونه‌های تجاری افزایش یابد در این صورت از سمی بودن آن پیشگیری می‌شود.
اخیراً نانو ساختارها نشان داده‌اند می‌توانند خواص مکانیکی، بیولوژیکی و شیمیایی را تا حد قابل قبولی بهبود ببخشند. بهبود خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی ایمپلنت‌های تیتانیومی با کنترل میکرو ساختار (SPD) و آلیاژ مکانیکی انجام می‌گیرد.روش دیگری که برای تغییر خواص تیتانیوم و آلیاژهای آن استفاده می‌شود ، تولید کامپوزیت است که درواقع خواص مکانیکی فوق‌العاده تیتانیوم را با زیست سازگاری سرامیک‌ها تلفیق می‌کند. ازجمله سرامیک‌های اصلی مورداستفاده (هیروکسی آپاتیت) و (BIOGLASS) می‌باشند.پوشش سرامیکی زیست سازگاری سطح را افزایش می‌دهد اما چسبندگی ضعیف آن با فلز ممکن است موجب عدم موفقیت آن بشود اما به دلیل قابل تنظیم بودن طراحی و خواص آن ، یکی از جایگزین‌های امیدبخش در بافت استخوان و فرآیند جوش خوردن استخوان محسوب می‌شوند.
تکنولوژی نانو در ایمپلنت های دندانی:
نانوتکنولوژی در واقع توسعه و کاربرد تکنیک هایی هستند که امکان تولید ساختارهایی با ابعاد 1 الی 100 نانو متر را می دهند و کاربردهای دندانی دارند.
ساخت نانو مواد بر پایه تیتانیوم و بالابردن استفاده صنعتی آن ها همچنان یک چالش است.
هدف از پژوهش فعلی، ساخت نسل جدیدی از نانو کامپوزیت های تیتانیوم سرامیک است. با تهیه ساختار های متخلخل و اصلاح سطحی که منجر به بهبود چسبندگی سطح ، افزایش سختی و مقاومت دربرابر خوردگی و زیست سازگاری بالا می توان به نانو کامپوزیتی ایده آل رسید.
دانشمندان موفق به تهیه نانو لوله های تیتانیومی با خواص مکانیکی و پزشکی عالی شدند که قابل بکارگیری ایمپلنت ها هستند، این نکته حائز اهمیت است که اصلاح حداکثری ذرات فلز تا مقیاس نانو مورفولوژی، سطح مطلوبی را ایجاد می کند که باعث افزایش چسبندگی و رشد سلول های زنده می شود. با کاهش سایز ذرات لوله های تیتانیومی، استحکام نهایی تیتانیوم دوبرابر قبل شد. همچنین استحکام تیتانیوم حاوی نانو ساختار تقریبا دوبرابر نمونه قبلی است.
تست‌های زیست سلولی با استفاده از سلول‌های فیبروبلاست موش‌ها انجام گردید. نتایج نشان داد که فرآیند نانویی کردن موجب افزایش چشم‌گیر انتقال فیبروبلاست ها می‌شود. بنابراین پیش‌بینی می‌شود که میزان نانو کامپوزیت تیتانیوم حاوی 10 درصد سیلیکا، سختی بالایی را از خود نشان داده و همچنین میزان سلول های چسبیده به سطح متخلخل بیشتر از سطح صاف بود که منجر به چسبندگی و رشد بیشتر سلول ها می شود.زیست فعالی سیلیکا به خاطر تشکیل لایه هیدرو کسی کربنات آپاتیت بر روی آن است. نرخ چسبندگی بافت وابسته به نرخ تشکیل HCA است که منجر به واکنش‌های بین ایمپلنت و بافت‌ها و مایعات اطراف آن می‌شود.
ایمپلنت با سطوح نانو:
بسیاری از پژوهش‌ها بر روی بهبود برهمکنش ایمپلنت و استخوان تمرکز کرده‌اند، دورویکرد برای رسیدن به فصل مشترک بهینه موردبررسی قرارگرفته‌اند.
1) ترکیب شیمیایی فازهای معدنی مثل کلسیم فسفات بر روی لایه TIO2
2) اصلاح فیزیکی توپوگرافی سطح
هر رویکرد قصد دارد موجب افزایش سرعت تشکیل استخوان و کاهش زمان جوش خوردن و ادغام و به‌طورکلی زمان درمان شود. در مقیاس میکرونی، مفهوم تغییر توپوگرافی سطح این است که در سطح زبر مساحت بیشتری نسبت به یک سطح صاف داریم که موجب تقویت چسبندگی و درگیری مکانیکی ایمپلنت و استخوان می‌شود؛ اما در مقیاس نانویی افزایش زبری انرژی سطحی را افزایش می‌دهد، بنابراین جذب پروتئین رشد و انتقال سلول‌های استخوانی و درنهایت ادغام سریع‌تر اتفاق می‌افتد.
