پلی اتر اترکتون PEEK در دندانپزشکی

دسته: مقالات منتشر شده در 14 مهر 1400
نوشته شده توسط Admin بازدید: 1196

پلی اتر اترکتون (PEEK) در دندان پزشکی

تحقیقات گسترده ای در شناسایی مواد ترمیم کننده ایده آل برای جایگزینی ساختارهای از دست رفته دندان و چهره صورت گرفته است. موادی مانند چوب، پوسته، عاج، لاستیک تا فلزات و پلاستیک مورد بررسی قرار گرفته اند. پیشرفت در مواد دندان پزشکی بسیار امیدوار کننده است. با این حال، شرایط دهانی علاوه بر زیبایی، به موادی با خواص مکانیکی و بیولوژیکی خوب نیاز دارد. در حال حاضر، پلی اتر اترکتون (PEEK) یکی از مواد مناسب از بین موارد تأیید شدۀ علمی و ایمن در ترمیم بافت های آسیب دیده دهان و صورت است. به دلیل خواص فوق العاده ای که دارد، دارای کاربردهای متعددی در حوزه دندان پزشکی من جمله ایمپلنت، پروتزهای ثابت و متحرک، همچنین سیم های ارتودنسی است.

 

باتوجه به نگرانی ها درمورد زیبایی چهره، امروزه ترمیم های بدون فلر در درمان های دندان پزشکی رواج یافته است. PEEK یکی از ترمیم های بدون فلز محسوب می شود که کاربردهای بالقوه ای در زیبایی دهان و دندان دارد. تیتانیوم (Ti) و آلیاژهای آن از زمان معرفی اش توسط برانمارک بعنوان ایمپلنت دندانی مورد استفاده قرار می گیرد؛ تیتانیوم دارای مشکلات بالینی خاصی همچون آلرژی و حساسیت موقت به فلز، پوسیدگی سطحی و آلودگی ناشی از پری ایمپلنت، مدول ارتجاعی بالا و رنگ فلز که در حوزه زیبایی پذیرفتنی نیست است. مواد با پایه PEEK می توانند با غلبه بر این مشکلات جایگزینی مناسبی برای تیتانیوم باشند. همچنین PEEK به دلیل خواص مکانیکی و زیبایی فوق العاده ای که دارد میتواند بعنوان قالبی برای پروتز متحرک و ثابت یا حتی در سیم های ارتودنسی عمل کند. این مقاله، خلاصه از خواص و کاربردهای PEEK در دندان پزشکی را ارائه می دهد.

 

تاریخچه PEEK

PEEK یک پلیمر ترموپلاست نیمه کریستالی پلی آروماتیک است که ابتدا توسط PLC ویکترکس و سپس ICI (صنایع شیمیایی شاهنشاهی) در اوایل دهه 1980 برای کاربردهای مهندسی معرفی شد. اولین کاربرد صنعتی آن در ساخت هواپیما، پره های توربین، قطعات پیستون، عایق کابل، بلبرینگ و شیرهای صفحه کمپرسور تجاری بود. بعدها در سال 1998 توسط شرکت Invibio Ltd برای کاربردهای پزشکی پیشنهاد شد. در همان سال برای برنامه های تجاری بلند مدت انتخاب شد.

 

خواص و کاربرد PEEK

PEEK یک پلیمر ترموپلاست آلی بی رنگ و از خانوادۀ PAEK که یک هموپلیمر با یک مونومر است، است. یک ترموپلاست نیمه کریستالی با خواص مکانیکی و شیمیایی منحصر به فرد است که حتی در دماهای بالاتر نیز حفظ می شوند. خواصی همچون طول، ترکیب شیمیایی و ساختار آن (انشعاب پلیمر) پایداری بالایی در دمای بالا دارند که پردازش اجزای ایمپلنت را تسهیل می کنند. PEEK در برابر روش های استریل مختلف از مقاومت بالایی برخوردار است؛ از این رو، میتوان آن را با روش های استریلیزاسیون حرارتی بدون تأثیر بر خواص آن استریل کرد. ساختار شیمیایی آن نیز آن را در برابر آسیب های شیمیایی و تشعشعات مقاوم تر می کند؛ ازطرفی، در ترکیب با عوامل تقویت کننده مانند الیاف شیشه و کربن، در مقایسه با فلزات، از استحکام بیشتری برخوردار است. به دلیل داشتن این خواص منحصر به فرد کاربرد گسترده ای در زمینه صنعت دارد. PEEK نه تنها در حوزه مهندسی، بلکه در حیطۀ پزشکی نیز به دلیل خواص حرارتی بالا، مقاومت بالا در برابر سایش، قابلیت پردازش بالا، بی مقاومت در برابر خوردگی و همچنین ضریب ارتجاعی بالا پذیرفته شده است. علاوه براین، دارای مدول الاستیک است که با قرار گرفتن در مجاورت استخوان انسان نشان دهندۀ پراکندگی همگن تنش در بافت های اطراف است. با کمک اشعه رادیوگرافی و چگالی کم (1.32 گرم/ سانتیمتر مکعب) برای کاربردهای پزشکی بهینه سازی می شود. پسیفایرهای رادیویی مانند سولفات باریم را میتوان برای بهبود تجسم و کنتراست در تصویربرداری پزشکی اضافه کرد. PEEK یک ماده بی اثر است که با سازگاری خوبی با بافت های اطراف دارد و هیچ اثر سمّی یا جهش زایی از خود بروز نمی دهد. بنابراین، جایگزین ایده آلی برای بیماران حساس به تیتانیوم و سایر فلزات محسوب می شود. رنگ فلزی ندارد و اغلب به رنگ بژ مایل به خاکستری در بازار موجود است که میتوان با در نظر گرفتن زیبایی چهره، از آن در دندان پزشکی استفاده کرد.

 

کاربرد PEEK در دندان پزشکی

PEEK به دلیل داشتن خواص عالی بعنوان یک بیومتریال در حوزه پزشکی موفق شده است. به زودی با کاربردهای آن در دندان پزشکی نیز روبه رو خواهیم شد. تغییرات سطحی مختلف به PEEK این امکان را داده است تا سازگاری بالایی با عوامل مختلف داشته باشد. خواص کششی آن با استخوان، مینا و عاج دندان قابل قیاس است؛ بطوری که آن را به یک ترمیم کنندۀ دندانی مناسب تبدیل کرده است. علاوه بر خواص ذکر شده، با داشتن زیست سازگاری بالا کاربردهای موفقی در دندان پزشکی من جمله ایمپلنت، قالب پروتزهای متحرک و ثابت کسب کرده است.

 

الف: بعنوان مادۀ ایملنت

ایمپلنت های دندانی یکی از جایگزین های مناسب برای دندان های آسیب دیده محسوب می شوند. تیتانیوم از زمان معرفی توسط برانمارک، ماده انتخابی برای ایمپلنت های دندانی بوده است. با این حال، تیتانیوم فاقد برخی خواص منحصر به فرد است؛ بطوری که مواردی از بروز حساسیت بالا به این مواد در دندان پزشکی گزارش شده است. تفاوت در مدول های الاستیک تیتانیوم و استخوان مجاور منجر به محافظت از استرس و تحلیل استخوان می شود. مزیت اصلی PEEK بعنوان یک ماده ایمپلنت، مدول یانگ آن است که سازگاری بالایی با استخوان انسان دارد و در نتیجه می تواند تنش و تغییر شکل مطلوبی را ایجاد کرده و همچنین تحلیل استخوان را به حداقل برساند. افزودن عوامل تقویت کننده مانند الیاف کربن، مدول الاستیک PEEK را تا 18 گیگاپاسکال افزایش می دهد که با مدول های الاستیک استخوان (14 گیگاپاسکال) مطابقت دارد. تیتانیوم در مواردی که بیوتایپ نازک و پس روی مخاطی ایجاد می کند، بافت لثه اطراف ایمپلنت بویژه در لب بالا تیره رنگ می شود. PEEK در چنین مواردی می تواند جایگزین مناسبی برای تیتانیوم باشد. حضور طولانی مدت فلزات در بافت منجر به واکنش بافت و استئولیز می شود.

 

ب: در پروتز متحرک و اجزای آن

PEEK به دلیل داشتن وزن کم، از خواص بیولوژیکی، زیبایی و مکانیکی بالایی برای ساخت پروتزهای توسط سیستم CAD CAM برخوردار است. یکی دیگر از برنامه های کاربردی آن، قابلیت استفاده در ساخت پروتزهای متحرک است. زیست سازگاری بالا، مقاومت در برابر ترک خوردگی، مدول خمشی، قابلیت پردازش و سهولت در پولیش PEEKOPTIMA (پلی اتر اترکتون تقویت شده) اجازه می دهد تا مواد در قسمت کام پروتزهای انسداد فک بالا استفاده شود. کاستا پائولا و همکارانش پروتز انسداد فک بالا را با استفاده از PEEK ساختند و با این نتیجه رسیدند که استفاده از PEEK ساخت بخش پشتی انسداد را ساده کرده و منجر به ساخت پروتز انسداد کننده سبک تر می شود. پروتزهای ساخته شده از PEEK در جویدن، جاذب ضربه بوده و مقاومت بالایی در برابر پوسیدگی و سایش دارند. اگرچه فلزات قدرت خوبی از خود نشان می دهند، اما انعطاف پذیری و راحتی بیمار را نیز بایستی در نظر گرفت. علیرغم مقاومت خوب در برابر شکست، PEEK از لحاظ مکانیکی دارای شکل هموژنیک ضعیفی است. تانوس و همکارانش در تحقیقات آزمایشگاهی نشان دادند که کلاسپ های PEEK در مقایسه با کبالت کروم، دارای نیروهای مقاومت کمتری هستند؛ از این رو، منجر به پیشرفت PEEK اصلاح شده حاوی 20 درصد فیلر سرامیکی معروف به  BioHPPشد.

 

PEEK به دلیل خواص فیزیکی، مکانیکی، زیبایی و زیست سازگاری میتواند در حوزۀ دندان پزشکی مانند ایمپلنت، پروتز ثابت و متحرک استفاده شود. چالش اصلی PEEK بعنوان ماده ایمپلنت، افزایش فعالیت زیستی بدون تأثیر بر خواص آن است. به تحقیقات بیشتری برای آزمایش زیست فعالی PEEK ازطریق مواد و تکنیک های مختلف نیاز است. مواد جایگزین استخوان برای ترمیم بینی، فک بالا و فک پایین، استئوسنتز، ایمپلنت های جمجمه و دندانی از کاربردهای احتمالی PEEK خواهد بود. CAD CAM و نمونه سازی سریع امکان ساخت پروتز سفارشی را فراهم می کند. همچنین تقویت با الیاف کربن باعث بهبود خواص مکانیکی PEEK می شود. با این حال، CFR-PEEK جایگزین امیدوار کننده ای برای مواد فلزی شده است. پلیمرهای PEEK ذاتآ قوی، بی اثر و سازگار با محیط زیست هستند اما نه مواد فله و نه ذرات آنها در مقایسه با دیگر بیومتریال های موجود که چندین سال کاربرد بالینی داشته اند، واکنش بیولوژیکی معکوس ندارند.