كانت خلائط الكروم كوبالت والفولاذ من أكثر المواد استخداماً في صناعة الغرسات السنية، نتيجة لخواصها الفيزيائية المقبولة ولمقاومتها الجيدة وملائمتها الحيوية المقبولة .
التيتانيوم وخلائطه: أظهرت الدراسات الحديثة في علم المواد السنية أن الخلائط المعدنية المناسبة والآمنة بالنسبة للغرس السني هي مادة التيتانيوم وخلائطه. حيث يملك التيتانيوم مقاومة للإنحلال الإلكتروكيميائي, ومرونة ووزن منخفض نسبيا ومعامل مرونة منخفض مع قوة عالية, كما يشكل التيتانيوم حال تعرضه للهواء طبقة رقيقة جدا من أوكسيد التيتانيوم لاتتعدى الإنغسترومات خلال مدة زمنية قصيرة جداً كما يمكن أن يتشكل ذلك في وسط من السوائل النسيجية وهذه الطبقة الرقيقة تعطي للتيتانيوم مقاومة للإنحلال والتآكل الحيوي وهذه الخاصية من أهم الإعتبارات المتعلقة باستخدام التيتانيوم في الغرسات السنية.
استخدم في تصميم بعض أنواع الغرسات الجديدة التيتانيوم المغطى برذاذ البلازما، أو المغطاة بطبقة رقيقة من خزف فوسفات الكالسيوم، وقد كان هناك توجه لتغطية الغرسة بفوسفات ثلاثي الكالسيوم، أو بهيدرروكسي الأباتيت، وذلك لتأمين سطح فعّال حيوياً، يعمل على تحرض نمو العظم ويؤمن بناء العظم باتجاهات مدروسة بين العظم والغرسة.
المزايا التي يتمتع بها التيتانيوم:
1-التيتانيوم مادة خاملة .
2-وجود التيتانيوم في وسط مؤكسد يزيد من قساوته (لذلك تصنع صفائح الطائرات والغواصات منه)
3-نمو الجراثيم يكون سلبي على سطوح التيتانيوم
4-يمكن تغطية التيتانيوم بهيدروكسي الأباتيت (وهي مادة حيوية) لكي يكون أكثر تلاؤماً وحيوية مع جسم المضيف .(كبار السن)
5-خاصية الاندماج العظمي: حيث تبين من خلال الدراسات النسيجية أن التيتاتيوم ذو طبيعة مسامية ويبدو كأنه جزء من العظم.
6-يمكن للثة وارتباطها البشري أن تنمو وترتبط ارتباطاً حقيقياً مع سطح الغرسة من جديد
الخزفيات
المواد المحرضة حيوياً هي الخزفيات الغنية بالكالسيوم والفوسفات هيدروكسي الأباتيت، هو معدن ذو صيغة ca10(po4)(oH2 ) والتي تشابه تركيب العظم والأسنان، وقد استخدمت بشكل أساسي كمواد زرعية لتعوض عن الارتفاعات السنخية الممتصة، أو لملئ التشوهات والعيوب العظمية، ولهذه الاستخدامات فقد صنعت بشكل قطع أو بشكل حبيبات والتي يمكن دكها أو رصها ضمن الموقع العظمي لتؤمن قالب للنمو العظمي الجديد
مواد غرس أخرى:
تنوعت مواد الغرسات التي استخدمت في الغرسات السنية وبعضها لازال مستخدماً حتى الآن. صنعت الغرسات المبكرة من الذهب والبلاديوم وخلائط من هذه المعادن. حديثاً تم تجربة استخدام التنغستين والزكونيوم ومركبات الكربون، التي استخدمت للتعويض عن الجذور في عام 1970.
خواص سطوح الزرعات السنية
جميع الزرعات من نمط ال(root form implants) إما أن تكون :
1-محلزنة (threaded)
2-غير محلزنة (non threaded)
وسطحها إما أن يكون :
1-خشن (rough)
2-أملس (machined)
شكلها :
1-اسطواني
2-مخروطي
3-اسطواني-مخروطي
استخدمت زرعات التيتانيوم الصرف داخل العظمية ذات السطح الأملس تجارياً لفترة طويلة أكثر من أي نوع آخر من الزرعات وقد اعتمدت نسب النجاح الممتازة على نوعية العظم والحجم وبالفعل بالنسبة للزرعات التي زرعت في العظم من النموذج D4 وفي الطعوم العظمية كانت نسب الفشل المسجلة أعلى
لكن الزرعة قديمة الطراز المذكورة استبدلت بمنتجات صنعية متعددة مصممة مع سطح مزاد مضخم
أما الحجج التي روجت للزرعات ذات السطوح المعدلة فهي:
أنها تؤمن استقراراً ميكانيكياً أكبر بين العظم والزرعة حالما يتم التركيب مؤسس على مساحة اتصال أكبر بينهما.
تزود سطوحها بقدرة على الاحتفاظ بالخثرة الدموية.
تستحث عملية شفاء العظم وقد سجلت بالفعل العديد من الدراسات التجريبية أن التثبيت العظمي يكون أقوى مع الزرعات ذات السطوح الخشنة أكثر مما في ذات السطوح المدورة.
(Carlsson1998 , Cotfredsen 2000 ,Ivanoff 2001
لسطح الزرعة الخشن دور هام في توجيه هجرة الخلايا الميزانشيمية إلى سطح الزرعة وتمايزها إلى خلايا بانية للعظم لتقوم بتصنيع المادة الأساسية للعظم ضمن التجاويف المجهرية والتي ستتكلس فيما بعد.
يساعد السطح الخشن للزرعة السنية في توزيع القوى والجهود التي تتعرض لها الزرعة على سطح أوسع من العظم وبشكل متجانس أكثر مما يقلل الامتصاص العظمي حول الزرعة.
لقد أظهرت الدراسات أن كمية العظم المتوضع على سطح الزرعة يكون أكبر على سطوح الزرعات الخشنة (rough) منه على سطوح الزرعات الملساء
حيث أظهرت الدراسات ارتفاع عزم الإزالة للزرعات ذات السطح الخشن مما يؤكد على استجابة تشكل عظم أفضل
RFA
Reasonance Frequency Analysis
إن استعمال ال RFA فشل في تسجيل ثبات أولي أو ثانوي أكبر للزرعات ذات السطح الخشن من الزرعات الملساء على عكس اختبارات عزم الفتل
يفضل استعماله لقياس قدرة الزرعة على تحمل القوى الإطباقية, وليس لنزع الزرعة وقياس ثباتها.
التشابك ثلاثي الأبعادthree dimentional bone- implant interlock
يحدث هذا النموذج من الإندماج في حال السطح الخشن للزرعة حيث يؤمن مناطق ارتباط عظم زرعة في ثلاثة اتجاهات , بينما يكون الاندماج في حالة السطح الأملس ثنائي البعد وهو لا يلبي متطلبات الثبات الأولي ومتطلبات نجاح الزرعة بالشكل الامثل.
إن التشابك ثلاثي الأبعاد للزرعات ذات السطح الخشن عزز ثبات الزرعات في نموذج العظم D3,D4 بسبب توزيع الجهود على سطح عظم أوسع وبشكل متجانس وأعاق تركز القوى في نقاط معينة.
كما أمكن استعمال الزرعات القصيرة في الناطق محدودة العمق.
توزيع الجهود المتجانس:
بالعودة للعالم Predcki تكون القوى المحركة لشفاء العظم معتمدة على التثبيت الميكانيكي للخلايا على سطح الزرعة. إذاً من المطلوب وجود شؤوزات سطح تصنع زاوية صحيحة معه.
كما سجل العالم Carrison عزم دوران للإزالة أعلى للزرعات ذوات السطح الخشن مقارنة مع تلك الملساء بعد 6 أسابيع من الزرع.
أظهرت الدراسات النسيجية تحسن في تثبيت العظم باستعمال المخرشة مقارنة مع الملساء حيث تكون القوة المطلوبة لقلع زرعة مخرشة السطح 3-4 مرات أعلى مما يبذل لزرعة ملساء السطح.
بشكل عام إن الثبات الاولي لكل الزرعات سواءً كانت من النمط المحلزن أو من النمط غير المحلزن يكون مستمداً من قوى الإحتكاك (friction) وإن دور الحلزنات في منع الحركة بالاتجاه العمودي فقط , لذا كان لابد من توفر قوى الإحتكاك لكل الزرعات المستعملة من أجل تأمين ثبات أولي للزرعة ومنع الحركة الدورانية للزرعة
تكون قوى الإحتكاك أكبر ما يمكن في السطوح المخرشة وتتناسب شدتها مع شدة وعمق الخشونة (لسطح الزرعة)
مقدار الثبات الاولي المطلوب للزرعة:
في دراسة ل(Pilliar-Simmons)قدرا أن قيمة الحركة النسبية الخطيرة (المؤثرة على نجاح الزرعة) تساوي 30 ميكرون لتعيق النمو العظمي وذلك على سطح زرعة مسامي ,و بالاعتماد على مجموعتين من الحيوانات.
كما أكد العالمان أن معاملة سطح الزرعة ب TPS اوHA يزيد من قيمة الحركة الأولية المقبولة للزرعة (عوضاً عن زيادة الثبات الأولي للزرعة بالأصل) حيث تصبح الحركة بقدار 75ميكرون لاتعيق النمو العظمي على سطح الزرعة, وقد فسرت هذه النتائج بسبب قدرة السطح الخشن على توجيه هجرة الخلايا .
معظم الدراسات التي أجريت على الفك السفلي للزرعات ذات السطح الخشن أظهرت أن مقدار الحركة النسبية المسموح بها والتي لاتعيق النمو العظمي تقدر (50-75) ميكرون .
الزرعات الملساء التي طبقها (Pilliar-Simmons) في الفك السفلي وبمقدار حركة نسبية 75 ميكرون أظهرت نتائج فشل عالية جداً.
طرق تعديل طبوغرافيا الزرعة
Gritblasting
Titanium plasma spraying
Etching
Coating
مثل هذه الطرق لتكييف السطح أنتجت شؤوزات (irregularities) في الارتفاع height))، في طول الموجة (wave- length) والبعد المكاني (spatial dimension)
الترميل والتخريش الحمضي
هي إجراءات طرح أو سحب والتي تزيل كمية مجهرية من سطح الزرعة وهكذا تخلق مورفولوجية غير منتظمة للتيتانيوم، فتزيد من مساحة السطح بدون تلوث محدث من الجزيئات المضافة.
يتم الترميل بجزيئات أكسيد التيتانيوم وأكسيد الألمنيوم بحجوم حبيبات مختلفة من(250-25) ميكرون
وقد وجد وينيربيرغ أن الخشونة الأمثل كانت باستخدام أكسيد الألمنيوم بحبيبات ذات القطر (75-25) حيث احتاج ازالتها أعلى عزم إزالة.
بالنسبة للسطوح المرملة تبقى خطورة بقاء البودرة على الرغم من كونها أصغريه ، وهذا النوع من الإجراء المجهري قد يغير من الدقة المخطط لها.
بقاء جزيئات الرمل
بالنسبة للسطوح المخرشة يكون خطر التلوث منخفضاً جداً فليس من إجراء ميكانيكي مجرى على هذا السطح. وقد بينت الدراسات أن الدمج بين التخريش بـHCL و H2SO4 هو الأكثر موثوقية للحصول على سطح خشن منتظم موحد الشكل. أظهرت التحاليل الطبوغرافية للزرعة المجرى عليها هذا الإجراء باستعمال هذا النمط من التخريش أبعاداً من 0.3- 1.5 ميكرون بالمقياس الأفقي و1-2 ميكرون بالمقياس العمودي.
تقنية الTPST itanium plasma spraying
وفيها يتم إضافة جزيئات التيتانيوم إلى سطح الزرعة لزيادة الخشونة وزيادة مساحة السطح.
Dental Implantology Course January 2003 Ainshams University
بالحديث عن الزرعات المغطاة بالبلاسما وجد ان زيادة سطح الزرعة بهذه الطريقة لايرتبط مباشرة مع قابلية متزايدة لاحتمال التحميل على قاعدة 1:1 بعبارة أخرى زيادة مساحة السطح بنسبة 600% في الزرعات المرذوذة ببلاسما التيتانيوم من الممكن أن تثمر عن زيادة 25-30% في القدرة على احتمال التحميل الزائد
تغطية سطح الزرعات السنية
تتم إضافة مواد حيوية محرضة لنمو العظم تقلل فترة الشفاء وتزيد من الثبات الأولي للزرعة والثبات الثانوي (بالأخص عند المسنين) كما أظهرت الكثير من الدراسات
كما أن التغطية تزيد من خشونة السطح وبالتالي زيادة مساحة السطح.
من هذه المواد المضافة:
الHA, Bio glass, Bas-o
glass-ceramic
LASAK 2001-2005
تبدي الزرعة خواصاً حيوية وقدرة اتصال مع العظم أبكر من غيرها ملحوظة فقط في مواد الـ bioactive glass والـ ceramic والـ ceramic- glass كما في BAS-O, BAS-HA حيث تشكل بنية حتمية فعالة حيوياً على سطح الزرعة تضمن استقراراً أولياً مدهشاً.