CC BY
63
© С. Л. Старикова
удк 616. 314-089. 843-092. 9
С. Л. Старикова
влияние анодного окисления на пассивацию имплантата
и протеза
харьковская медицинская академия последипломного образования (г. харьков)
Дання работа является фрагментом НИР «Клінічний перебіг основних стоматологічних захворювань з урахуванням соматичної патології в умовах екологічно-небезпечних факторів довкілля, розробка схем профілактики лікування та реабілітації хворих з використанням вітчизняних матеріалів», № гос. регистрации ДР0110и002440.
вступление. В качестве материала мея изготов-ления дентальных имплантатов как правило выбираются металлы вентильной группы (Ті, 2^г,К^Ь,ТЮ [3, 5-8], получившие такое название благодаря специфическим электрическим характергстикамсвоих высших оксидов [1]. Наиболее часто из вентильных металлов используется титан [5, 6]. Благодаря естественному поверхностному оксиду он высокоустойчив к химическому воздействию большинства агрессивных сред, но для повышенисегокс^ози -онной стойкости при электрохимической коррозии требуется ряд дополнительных мек, канеимир, в титан добавляют ниобий [8] или на поверхности металла формируют гидроксиапаткезгзпониызив [2]. Такие операции усложняют как предварительную подготовку металла, так и последую щез изготовление из него имплантата. В то же время при использовании метода анодного окисления поверхности титана можно достичь повышения стойкости имплантата к электрохимической коррозии более легким способом.
целью данной работы была оценка эффективности метода анодного окисления для подавления электрохимических коррозионных процессов между имплантатом и протезом.
Объект и методы исследования. В качестве объекта исследований выступали титановые имплантаты и кобальтохромовые пластины для отливки мостовидных протезов.
Имплантаты подвергалась анодному окислению в 0,01 % - водном растворе ортофосфорной кислоты. В качестве противоэлектрода использовалась танталовая пластина. При анодном окислении толщина оксидной пленки 1 на модельном образце определялась величиной напряжения анодирования иа, прикладываемого к электрохимической ячейке. Окисление проводилось до значений иа = 36, 54, 72, 90, 108, 126 и 144 В. При этом толщины поверхностных оксидов составляли 72, 108, 144, 180, 216, 252 и 120 нм соответственно.
При проведении испытаний в качестве противо-электрода для имплантата применялась пластина из кобальтохромового сплава, который используется
для литья металлических каркасов несъемных протезных конструкций в стоматологии.
Начальная активность образцов при электрохимических коррозионных испытаниях металлов гальванопары имплантат-протез определялась ве-личинойихэлектродныхпотенциалов Е. Измерения проводились в электрохимической ячейке, запол-НйННхЛсИиЗИолозичйсиих ррктнором (0,9 % еИй-дный раствор №С1). При таких замерах в качестве олехйронаореннеихя йспоооихетнн еткндартныо хлорсеребряный электрод. Исследуемый образец и нлхктрол йравоенйя помещали в элккарооит,идоа-чения потенциала и его знак определялись по пока-аания м высокоомного вольт мет ра [4, 8 ].
При исследовании разности потенциалов хлорсеребряный электрод замещался пластиной кобальтохромового сплава. Внешняя цепь, соединяющая металл имплантата и металл протеза, как и в елyниeнaмeоох эл0итчкиисlир0китци0л0в, замынх-ласьчерез вольтметр.
Зеиуылтчлы зсмилдовлнлй мим обрджыхлип. В работе было проведено сравнительное иссле-довение эмеклчоххмонисийй рктипнхсти тхианоных имплантатов и кобальтохромового протеза в зави-синосхиот толщитиа ноднпЧиисзднрИпохнкй иа поверхности имплантата.
На рисунке 1 представлена зависимость электродного потенциала имплантата от толщины анодной оксидной пленки на его поверхности.
Электродный потенциал титана при анодном окислении смещается в область положительных
^ пт
рис. 1. Зависимость электродного потенциала титанового имплантата от толщины анодной оксидной пленки на его поверхности.
0,3 -
0,2 -
0,1 -
> 0,0 -Ш ■
-0,1 -_______а-----■------■--■-----■-----■---■
-0,2 -
-0,3 -
----1---1-----1-1----1-1----1-1-----1-1------1-1
0 50 100 150 200 250 300
^ пт
рис.2. Зависимость электродного потенциала кобальтохромовогопротезаоттолщиныанодной оксидной пленки на титановом имплантате.
значений, причем выход зависимости на насыщение не наблюдается во всем диапазоне; выбранных толщин оксидных пленок, выращенных на имплантате . Такое поведение светаностом, чтоуваличп-ние толщины титанового оксида приводит к торможению обменных процессов между имплантатом и окружающим его электролитом. Следует отмотить, что при достижении оксида, первоначально имею-щеио аморфнуострустуру,тоещенр| Н ~ Н00 нм, за-блюдались спонтанные процессы его кристаллизации, приводящие к разрушению анодноаокнидной пленки и вызывающие активацию коррозионных процессов титанового имплантата,Доэтдьданод-ная обработка поверхности имплантата должна проводиться таким образом, чтобы с учетом запаса, толщины оксидов не превышали 250-ЗСЮ нм и, там самым, сохраняли стабильность своей структуры.
На рисунке 2 представлена заыиспноатьазен-тродного потенциала кобальтохромового протеза от толщины анодной оксидной пленки на поверхности имплантата.
Поскольку при анодном окислении обрабатывалась поверхность имплантата, следовало ожидать, что электродный потенциал протеза практически не будет меняться. Тем не менее, видно постоянное, хотя и незначительное, смещение потенциала в сторону положительных значений. Поскольку в рассматриваемом коррозионном процессе в большинстве случаев протез являлся анодом, то его поляризация связывается с ограничением оттока электронов с электрода-имплантата, которые частично смещаются к протезу, что, в свою очередь, тормозит выброс положительных ионов металлов с поверхности протеза в раствор.
Зависимость разности потенциалов гальванопары имплантат-протез от толщины оксида на имплантате представлена на рисунке 3.
Во всем диапазоне толщин оксидной пленки на имплантате наблюдается рост напряжения на гальванопаре, что потенциально повышает ее
^ пт
рис. 3. Зависимость напряжения на гальванопаре имплантат-протез от толщины анодной оксидной пленки на титановом имплантате.
склонность к релаксации путем коррозии. Однако, такой рост сопроволздается не повышением активности металлов имплантата и протеза, а существенным смещением электродного потенциала титанового имплантата в область положительных знсченийпев егощеоднем окислении. Причем вы-ращипнвмый теким оаособпс океедтмесеоысовую сплошность и однородность по толщине [1], а также зморфеую нтрукжфт, сбисптчивающуюнгтнвзрю электропроводность. Постоянный рост электро-роарттивооюие нк онеодн(тмпванткте) ариаве-личении толщины оксида существенно торомозит бнжтщи ю элветрокот трест внри,нем сомым, еки-водит к торможению не только катодной реакции, но и связанной с ней анодной реакции растворения юомнллтюpoтeзa,кто,вcпкт очоріедь.иертделявт незначительный рост потенциала на аноде (протезе ) и сонжмют егваутавнтсмк. Слтроватeлснo,кссд-ный оксид на имплантате играет роль не только катодного, но и анодного протектора, демонстрируя высокую эффективность по снижению активности гальванопары имплантат-протез.
выводы. Проведено исследование влияния анодного окисления титанового имплантата на темп электрохимических коррозионных процессов возникающих в полости рта при протезировании металлокерамической конструкцией. Получены зависимости электродных потенциалов и напряжения на гальванопаре имплантат-протез от толщины поверхностного оксида на имплантате.
Установлено, что снижение активности гальванопары титан-кобальтохромовый сплав связано с увеличением толщины оксида на имплантате в процессе анодного окисления. Выращиваемый оксид, с одной стороны, является диффузионным барьером, блокирующим выход металлических ионов из имплантата, а с другой стороны, ограничивает инжекцию электрического заряда с поверхности имплантата, что в свою очередь замедляет коррозию на протезе. Для сохранения защитных свойств
оксида его толщина не должна превышать значений 250-300 нм.
перспективы дальнейших исследований. В перспективе предполагается проведение
сравнительного анализа оксидов металлов IV и V групп Периодической системы в качестве покрытий для имплантатов для достижения максимального пассивирующего эффекта.
литература
1. Байрачный Б. И. Электрохимия вентильных металлов / Б. И. Байрачный, Ф. К. Андрющенко. - Харьков : Высшая школа, 1985. - 144 с.
2. Вортингтон Ф. Остеоинтеграция в стоматологии / Ф. Вортингтон, Б. Р. Ланг, В. Е. Лавелле. - М. : Квинтэссенция, 1994. - 126 с.
3. Куцевляк В. И. Особенности электрохимического взаимодействия материалов имплантата и протеза / В. И. Куцевляк, С. Л. Старикова, В. В. Стариков // Современная стоматология. - 2005. - № 4. - С. 130-132.
4. Малахов А. И. Основы металловедения и теория коррозии / А. И. Малахов, А. П. Жуков. - М. : Высшая школа, 1978. - 192 с.
5. Параскевич В. Л. Дентальная имплантология. Основы теории и практики / В. Л. Параскевич. - М. : Медицинское информационное агентство, 2006.- 400 с.
6. Суров О. Н. Зубное протезирование на имплантатах / О. Н. Суров. - М. : Медицина, 1993. - 204 с.
7. Kutsevlyak V. I. Influence of implant surface modification on integration with bone tissue / V. I. Kutsevlyak, V. V. Starikov, S. L. Starikova, A. G. Mamalis, S. N. Lavrynenko, J. J. Ramsden // Journal of Biological Physics and Chemistry. - 2008. -Vol. 8. - P. 147-150.
8. Starikov V. V. The application of niobium and tantalum oxides for implant surface passivation / V. V. Starikov, S. L. Starikova, A. G. Mamalis, S. N. Lavrynenko, J. J. Ramsden // Journal of Biological Physics and Chemistry. - 2007. - Vol. 7. - P. 141-145.
удк 616. 314-089. 843-092. 9
вплив анодного окислення на пасівацію імплантату і протезу
старікова с. л.
Обговорюються питання, пов’язані з додатковою пасивацією поверхні дентальних імплантатів при їх анодній обробці. Показано, вирощування анодного оксиду товщиною 250-300 нм на поверхні імплантату не тільки гальмує корозійні процеси з його участю, але й блокує електрохімічну корозію протезної металевої конструкції.
ключові слова: імплантат, протез, електрохімічна корозія, електродний потенціал, анодна оксидна плівка.
Удк 616. 314-089. 843-092. 9
влияние анодного окисления на пассивацию имплантата и протеза
старикова с. л.
резюме. Обсуждаются вопросы, связанные с дополнительной пассивацией поверхности дентальных имплантатов при их анодной обработке. Показано, что выращивание анодного оксида толщиной 250-300 нм на поверхности имплантата не только тормозит коррозионные процессы с его участием, но и блокирует электрохимическую коррозию протезной металлической конструкции.
ключевые слова: имплантат, протез, электрохимическая коррозия, электродный потенциал, анодная оксидная пленка.
UDC 616. 314-089. 843-092. 9
Influencing of Anodic Oxidation on Passivity of Implant and Prosthesis
Starikova S. L.
Summary. The problems connected with additional passivity of dental implants surface at their anodic processing are discussed. Is was shown that the growth of anodic oxide of 250-300 nm thickness on implant surface not only inhibits corrosion processes with its participation but blockaded electrochemical corrosion of prosthetic metal construction.
Key words: implant, prosthesis, electrochemical corrosion, electrode potential, anodic oxide film.
стаття надійшла 20. 02. 2013 р.
Рецензент - проф. Смаглюк Л. В.
