Сравнительный обзор физико-химических характеристик титана и диоксида циркония, используемых для производства дентальных имплантатов

С учетом продолжения поиска оптимального материала для производства дентальных имплантатов, представляется актуальным сопоставить по данным литературы физико-химические свойства (механические свойства, способность к остеоинтеграции, усталостная выносливость титана (cpTi grade 1-4, Ti-6Al-4V) и иттриево-стабилизированного диоксида циркония (ZrO₂), применяемых для производства дентальных имплантатов. Проведен анализ опубликованных экспериментальных клинических работ (in vitro, in vivo), исследований с помощью симуляций на основе метода конечных элементов. Обзор показывает сопоставимую способность к остеоинтеграции у обоих материалов, диоксид циркония демонстрирует более высокий модуль упругости и твердость, но повышенную чувствительность к усталости. Титан сохраняет преимущество по пластичности и доказанной долгосрочной эксплуатации. Таким образом, титан остается наиболее универсальным и прогнозируемым материалом, в то время как циркониевые имплантаты для ряда клинических случаев являются настоящей и перспективной альтернативой.

1. Jivraj S, Corrado P, Chee W. An interdisciplinary approach to treatment planning in implant dentistry. Br Dent J. 2007 Jan 13;202(1):11–7. doi: 10.1038/bdj.2006.106. PMID: 17220847.

2. Shaik N, Gondyala SS, Bejagam V, Sindhuri Y, Shajahan SF, Bhavsar TS. A review on cutting-edge innovations in dental implantology. Bioinformation. 2024 Jul 31;20(7):757–761. doi: 10.6026/973206300200757. PMID: 40401136; PMCID: PMC12093262.

3. Alanazi S. Aesthetic problems related to dental implants in the aesthetic zone: A systematic review. Saudi Dent. J. 2024, 36(9), 1179–1183. DOI:10.1016/j.sdentj.2024.06.010.

4. Hildebrand H.F. (2013). Biomaterials – a history of 7000 years. BioNanoMaterials, 14(3–4), 119–133. https://doi.org/10.1515/bnm-2013-0014.

5. Abraham C.M. A Brief Historical Perspective on Dental Implants, Their Surface Coatings and Treatments. Open Dent. J. 2014, 8, 50–55. https://doi.org/10.2174/1874210601408010050.

6. Lotfy N. History of Dentistry in Ancient Egypt. AMPDR, 2(2), 036. doi:10.21622/AMPDR.2022.02.2.036.

7. Brånemark, P-I. Osseointegration and its experimental background. The Journal of Prosthetic Dentistry, 1983, V. 50, № 3, P. 399–410

8. Sicilia A., Cuesta S., Coma G., Arregui I., Guisasola C., Ruiz E., Maestro A. Titanium allergy in dental implant patients: a clinical study on 1500 consecutive patients. Clin. Oral Impl. Res., 19, 823–835, doi: 10.1111/j.1600-0501.2008.01544.x.

9. Silva R.C.S., Agrelli A., Andrade A.N., Mendes-Marques C.L., Arruda I.R.S., Santos L.R.L. et al. Titanium Dental Implants: An Overview of Applied Nanobiotechnology to Improve Biocompatibility and Prevent Infections. Materials 2022, 15(9), 3150.

10. ASME SB-348 / ASTM B348-11, Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Bars and Billets. (ASTM), 2013.

11. Nicholson J.W. Titanium Alloys for Dental Implants: A Review. Prosthesis 2020, 2(1), 100–116. doi:10.3390/prosthesis2020011.

12. Liu B., Xu W., Lu X., Tamaddon M., Chen M., Dong J., Liu Y., Guo L., Zhang J., Qu X. et al. The Optimization of Ti Gradient Porous Structure Involves the Finite Element Simulation Analysis. Front. Mater. 2021, 8, 642135. doi:10.3389/fmats.2021.

13. Mahalakshmi G., Gasthi A., Almansour H.M.H., Babaji P., Rao U.M., Haseeb S.A. et al. Evaluation of stress and deformation in bone with titanium, CFR-PEEK and zirconia ceramic implants by finite element analysis. Dental Research Journal 2023, 20, 57.

14. Понякина И.Д. и др. Гальванические токи у людей с металлическими имплантатами в теле в сочетании с металлическими зубопротезными конструкциями //Эндодонтия today. – 2011. – Т. 9. – №. 1. – С. 37–42.

15. Osman R.B., Swain M.V. A Critical Review of Dental Implant Materials with an Emphasis on Titanium versus Zirconia. Materials 2015, 8, 932–958. doi:10.3390/ma8030932.

16. Piconi C., Maccauro G. Zirconia as a ceramic biomaterial. Biomaterials 1999, 20, 1–25.

17. Шумаков Ф.Г. Экспериментально-клиническое сравнение керамических и титановых дентальных имплантатов [Дис. канд. мед. наук, Институт последипломного профессионального образования ФГБУ «Государственный научный центр Российской Федерации – Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна ФМБА России», Москва, Россия], 2018.

18. Aragoneses J., Valverde N.L., Fernandez-Dominguez M., Mena-Alvarez J., Rodriguez C., Gil J., Aragoneses J.M. Relevant Aspects of Titanium and Zirconia Dental Implants for Their Fatigue and Osseointegration Behaviors. Materials , 15, 4036.

19. Kohal R.J., Wolkewitz M., Tsakona A. The effects of cyclic loading and preparation on the fracture strength of zirconium-dioxide implants: an in vitro investigation. Clin. Oral Impl. Res., 22, 808–814. doi: 10.1111/j.1600-0501.2010.02067.x.

20. Rosentritt M., Hagemann A., Hahnel S., Behr M., Preis V. In vitro performance of zirconia and titanium implant/abutment systems for anterior application. Journal of Dentistry, doi:10.1016/j.jdent.2014.03.010.