از طرفی موادی که در طراحی و ساخت سطوح ایمپلنت دندانی به کار می روندباید به گونه ای باشند که هیچ گونه آسیب به بافت های اطراف وارد نشود.
به همین دلیل شناخت ویژگی های سطح ایمپلنت ضروری می باشد.
۱)خواص کلی مورد نیاز ایمپلنت دندان
ایمپلنت های دندانی در واقع ریشه های مصنوعی دندان هستند، و بیش از یک دهه است که به منظور نصب پروتز و تاج دندان استفاده می شوند، با توجه به اهمیت فرآیند ادغام و جوش خوردن، همچنان تیتانیوم اولین گزینه برای ایمپلنت هاست، اگرچه اخیرا مواد جایگزین مثل زیرکونیوم هم سطح شده اند. سطح زیرکونیوم رنگ سفیدی دارد به همین دلیل ظاهر زیباتری نسبت به تیتانیوم خاکستری رنگ است. اما تیتانیوم زیست سازگاری بالایی دارد و سرعت جوش خوردن آن با استخوان بسیار بالاست، هدف اصلی ایجاد تماس بین ایمپلنت و استخوان به نحوی است که در طولانی مدت هم عملکرد مناسب باشد، سطح ایمپلنت دندان باید ویژگی های خاصی داشته باشد، در تماس بابافت های سخت باید قابلیت جوش خوردن داشته باشد و در تماس با بافت های نرم باید چسبندگی سلولی داشته باشد.
بافت های نرم و سخت هردو مستعد حمله باکتری ها هستند که در ادامه منجر به التهابات اطراف ایمپلنت می شوند، این التهابات باعث اختلال در جوش خوردن و در نهایت تحلیل استخوان می شوند.
اصلاحات پیشرفته سطح ایمپلنت ها همواره موضوع مهمی بوده. رقابت بین فرآیند جوش خوردن و رشد باکتری ها در محل مشترک ایمپلنت با بافت بسیار مهم است.اما بیشتر پژوهش ها به فصل مشترک استخوان با ایمپلنت پرداخته اند و نواحی برخورد بافت های نرم مثل لثه با ایمپلنت را کمتر بررسی کرده اند.
۲) زبری میکرونی تا نانویی
در دهه اول پیدایش ایمپلنت ها، سطح آن ها و برهمکنش آن ها با استخوان مهم نبود. اما از اواخر دهه ۸۰ میلادی این موضوع اهمیت پیدا کرد چرا که فرآیند ادغام بسیار تاثیر گذار در کاشت ایمپلنت است . عواملی مثل جنس ایمپلنت، طراحی، وضعیت استخوان، روش جراحی، نحوه کاشت دندان و سطح ایمپلنت در برهمکنش مناسب و طولانی مدت ایمپلنت با استخوان تاثیر گذار است.
در این بین سطح ایمپلنت اهمیت بالایی دارد. بعضی اعتقاد دارند سطوح برتر نسبت به صاف ها بهتر هستند. اما تاثیر این پارامتر نیازمند بررسی های دقیق تری می باشد. روش های مختلفی مثل بلاست کردن، اسید شویی، اکسیداسیون سطح، پوشش های کلسیم فسفات و یا ترکیبی از این ها برای اصلاح سطح مطرح شدند.
در اواخر دهه ۹۰ علاوه بر زبری سطح، موضوع ساختار شیمیایی و انرژی سطح مطرح شد و محققین اعتقاد داشتند این موضوعات بر روی تشکیل استخوان تاثیر گذارند. اما ۱۰ سال پیش محققین توانستند با بلاست کردن و اسیدشویی، سطح آبگریزی تولید کنند. چندین روش دیگر نیز برای تبدیل سطوح آبگریز به آب دوست معرفی شدند که سطوح با انرژی بالا را فراهم می کردند.
بهترین زبری سطح برای برهمکنش ایمپلنت با استخوان چیست؟ علاوه بر زبری سطح، خاصیت ترشوندگی هم حائز اهمیت است چرا که آبگریز یا آب دوست بودن بسیار تعیین کننده است.
۳) اندازه گیری زبری سطح:
اندازه گیری زبری سطح اجسام صاف بسیار راحت است اما ایمپلنت ها به دلیل شکل پیچیده ای که دارند اندازه گیری زبری آن ها سخت تر می شود. دستگاه هایی مثل میکروسکوپ الکترونی برای انجام این کار استفاده می شوند. اما بخاطر الگوریتم های مختلف محاسبه زبری و پارامترهای تاثیر گذار ، اطلاعات دقیقی نمی توان از آن ها گرفت. علاوه بر آن ارتباط خاصی بین ارتفاع با برهم کنش های بیولوژیکی وجود ندارد. در حال حاضر پیش بینی عملکرد بیولوژیکی با زبری های نانو و میکرونی محدود است و تا حدودی دور از واقعیت می باشد.
۴) اندازه گیری تر شوندگی سطح
اندازه گیری ترشوندگی سطح هم مانند توپوگرافی سطح چالش بزرگی است. ترشوندگی سطح با اندازه گیری زاویه تماس مایع بررسی می شود، زاویه تماس با معادلات مختلف تبدیل به پارامترهایی می شوند که معیاری از ترشوندگی هستند، روش های اندازه گیری زاویه تماس متفاوتند، مثلا در یک روش قطره بر روی سطح قرار داده می شود، و زاویه آن با میکروسکوپ الکترونی اندازه گیری می شود روش دیگر بررسی ترشوندگی استفاده از کشش سنجی است. این روش از نیروهای هنگام غوطه ورشدن یک مایع بهره می برد تا کشش سطحی را به دست آورد.
۵) تاثیر تمیز بودن سطح ایمپلنت
به طور کلی تیتانیوم ها وقتی در معرض محیط اتمسفری قرار می گیرند به خاطر آلودگی های کربنی انرژی سطحی آن ها تغییر می کند.
طی پژوهشی ثابت شد تمیزی سطح ایمپلنت و انرژی سطحی آن بر روی فرآیند جوش خوردن و بر همکنش با سلول ها تاثیر گذار است.
پس هر گونه ناخالصی یا آلودگی منجر به واکنش های نامناسب سلولی و مولکولی می شود که منجر به تحلیل استخوان می گردد.
۶) مفهوم آلودگی زدایی و افزایش آب دوستی:
همانطور که گفته شد زبری و آلودگی های سطح ایمپلنت بر روی عملکرد آن تاثیر گذارند، در ادامه به روش هایی که منجر به آلودگی زدایی و آب دوستی سطح می شوند می پردازیم.
۶-۱) جلوگیری از آلودگی:
بر خلاف روش های تمیز کردن، امروزه شرکت ها در تلاش هستند با بکارگیری یک لایه هیدروکسیلی ، آب دوستی ایجاد کنند تاسطح ایمپلنت در زمان بسته بندی آلوده نشود.
۶-۲) تاثیر تابش های نوری:
منظور از نور در این مقاله فرابنفش سی و آ می باشد. بر خلاف آلودگی زدایی و آب دوست کردن سطح با تابش فرابنفش آ ، تابش مستقیم فرابنفش سی مانند شتاب دهنده نوری است . فرابنفش سی قادر به بهبود تماس استخوان با ایمپلنت است و باعث افزایش سرعت رشد استخوان در زمان هیلینگ می شود. اخیرا پژوهشی نشان داد که تابش فرابنفش سی به ایمپلنت های آب دوست ، زمان هیلینگ را نصف ایمپلنت های آب گریز می کند . علاوه بر این تابش فرابنش سطوح آب دوستی را آماده می کند که چسبندگی سلول های استخوانی به آن ها بیشتر است.
۶-۳) درمان پلاسما:
در بخش های قبلی دیدیم که آب دوست کردن سطح ایمپلنت یک مزیت محسوب می شود. با پلاسما در زمان کوتاه می توان سطح ایمپلنت را تغییر داد. هم چنین سرعت آن نسبت به تابش فرابنفش نیز بیشتر است و کیفیت کار نیز افزایش می یابد.
۷) سطوح ایمپلنت مدلی از اجزای بدن:
سطح ایمپلنت ها در واکنش با خون، استخوان، و سلول و بافت ها هستند.
۸) چطور سطح ایمپلنت را بهینه سازی کنیم؟
چالش آینده ی همه محققین طراحی سطح ایمپلنت هاست تا در کنار نانو ساختار ایده آل، انرژی و خواص ترشوندگی آن را کنترل کنند. موضوع دیگری که بسیار حائز اهمیت است باکتری هایی هستند که در اطراف ایمپلنت التهاب ایجاد می کنند، برای مقابله با این چالش ها نیاز به همکاری بین رشته ای داریم . رشته هایی مثل داروسازی ، مهندسی پزشکی، شیمی فیزیک و علوم آزمایشگاهی.
یافته های جدید در خصوص ترشوندگی و نانوزبری، تنها مختص ایمپلنت نیست . این نتایج بر روی ایمپلنت های دهان و دندان و هم چنین علم ارتوپدی تاثیر گذارند.