Випуски $\rightarrow$ Том 26, випуск 1 (2025)

Фізіологічна корозія та виділення йонів у стоматологічних стопах Co–Cr–Mo, виготовлених за допомогою адитивного виробництва

ВАСИЛЬЄВ М.О.$^{1}$, МОРДЮК Б.М.$^{1}$, ВОЛОШКО С.М.$^{2}$, ГУРИН П.О.$^{3}$

$^1$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Акад. Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^2$Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Берестейський проспект, 37, 03056 Київ, Україна
$^3$Національний університет охорони здоров’я України ім. П.Л. Шупика, вул. Дорогожицька, 9, 04112 Київ, Україна

Отримано 04.11.2024, остаточна версія 11.11.2024 Завантажити PDF logo PDF

Анотація
Метою статті є огляд тих аспектів корозійної поведінки, які є найбільш актуальними для клінічного застосування стоматологічних металевих стопів. З точки зору біосумісности розглянуто два явища корозії, а саме, деґрадацію поверхні стоматологічних виробів і вивільнення йонів леґувальних атомів упродовж впливу в штучному фізіологічному середовищі. Тоді як корозія призводить до часткової втрати міцности матеріялу, явище вивільнення йонів спричинює цитотоксичність, алергію й інші біологічні впливи на організм людини. Зазначено, що стопи системи Co–Cr широко відомі своїм біомедичним застосуванням в ортопедичній і стоматологічній сферах завдяки низькій вартості та адекватним фізико-механічним властивостям. В огляді проаналізовано мікроструктуру й електрохемічні властивості комерційних стоматологічних стопів Co–Cr–(Mo, W), виготовлених за допомогою традиційних методів лиття та селективного лазерного топлення (СЛТ). На даний момент СЛТ є найперспективнішою технікою серед нових технологій адитивного виготовлення, які використовуються для виготовлення металевих виробів у стоматології.

Ключові слова: адитивне виробництво, стоматологічні стопи, мікроструктура, стоматологія, корозія, виділення йонів.

DOI: https://doi.org/10.15407/ufm.26.01.***

Citation: M.О. Vasylyev, B.M. Mordyuk, S.M. Voloshko, and P.O. Gurin, Physiological Corrosion and Ion Release in Dental Co–Cr–Mo Alloys Fabricated Using Additive Manufacturing, Progress in Physics of Metals, 26, No. 1: ***–*** (2025)

Цитована література   
  1. K. Merrit, S.A. Brown, and N.A. Sharkey, J. Biomed. Mater. Res., 18: 991 (1984); https://doi.org/10.1002/jbm.820180904
  2. E.N. Codaro, P. Melnikov, I. Ramires, and A.C. Guastaldi, Russ. J. Electrochem., 36: 1117 (2000); https://doi.org/10.1007/BF02757531
  3. E.C. Erthridge, Biomaterials: An Interfacial Approach (New York: Academic Press: 1982).
  4. D.F. Williams, Biomaterials, 29: 2941 (2008); https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2008.04.023
  5. B.D. Ratner, A.S. Hoffman, F.J. Schoen, and J.E. Lemons, Biomaterials Science: an Introduction to Materials in Medicine (New York: Academic Press: 1996).
  6. C.V. Vidal and A.I. Muñoz, Electrochemical aspects in biomedical alloy characterization: Electrochemical impedance spectroscopy, Biomedical Engineering, Trends in Materials Science (Ed. A. Laskovski) (InTech: 2011), p. 283; https://doi.org/10.5772/13039
  7. K. Prasad, O. Bazaka, M. Chua, M. Rochford, L. Fedrick, J. Spoor, R. Symes, M. Tieppo, C. Collins, A. Cao, D. Markwell, K. Ostrikov, and K. Bazaka, Mater., 10: 884 (2017); https://doi.org/10.3390/ma10080884
  8. D. Rokaya, V. Srimaneepong, and J. Qin, Modification of titanium alloys for dental applications, Metal, Metal Oxides and Metal Sulphides for Biomedical Applications. Environmental Chemistry for a Sustainable World (Eds. S. Rajendran, M. Naushad, D. Durgalakshmi, and E. Lichtfouse) (Springer: 2021), vol. 58, p. 51; https://doi.org/10.1007/978-3-030-56413-1_2
  9. D. Rokaya, S. Bohara, V. Srimaneepong, J. Sapkota, S. Kongkiatkamon, and Z. Sultan, Metallic biomaterials for medical and dental prosthetic applications, Functional Biomaterials (Eds. S. Jana and S. Jana) (Springer: 2022), p. 503; https://doi.org/10.1007/978-981-16-7152-4_18
  10. L.C. Lucas, R.A. Buchanan, J.E. Lemons, and C.D. Griffin, J. Biomed. Mater. Res., 16: 799 (2004); https://doi.org/10.1002/jbm.820160606
  11. A. Kocijan, I. Milošec, and D.K. Merl, J. Appl. Electrochem., 34: 5 (2004); https://doi.org/10.1023/b:jach.0000021868.10122.96
  12. M.B. Leban, M. Kurnik, I. Kopač, M.J. Klug, B. Podgornik, and T. Kosec, Electrochim. Acta, 445: 142066 (2023); https://doi.org/10.1016/j.electacta.2023.142066
  13. I. Milosev, CoCrMo alloy for biomedical applications, Biomedical Applications Modern Aspects of Electrochemistry (Ed. S. Djokić) (Boston, MA: Springer: 2012), vol. 55, p. 1; https://doi.org/10.1007/978-1-4614-3125-1_1
  14. D.J. Blackwood, Corrosion Reviews, 21: 97 (2003); https://doi.org/10.1515/corrrev.2003.21.2-3.97
  15. N. Rinčič, I. Baučić, S. Miko, M. Papić, and E. Prohić, Int. J. Collegium Antropologicum, 27: 99 (2003).
  16. Biomaterials Science (Eds. B.D. Ratner, A.S. Hoffman, F.J. Schoen, and J.E. Lemons). (Elsevier: 2013).
  17. F. Contu, B. Elsener, and H. Bohni, Corrosion Sci., 47: 1863 (2005); https://doi.org/10.1016/j.corsci.2004.09.003
  18. A.W.E. Hodgson, S. Kurz, S. Virtanen, V. Fervel, C.A. Olsson, and S. Mischler, Electrochim. Acta, 49: 2167 (2004); https://doi.org/10.1016/j.electacta.2003.12.043
  19. A.I. Munoz and S. Mischler, J. Electrochem. Soc., 154: 562 (2007); https://doi.org/10.1149/1.2764238
  20. C.V. Vidal and A.I. Munoz, Corrosion Sci., 50: 1954 (2008); https://doi.org/10.1016/j.corsci.2008
  21. W. Elshahawy and I. Watanabe, Tanta Dent. J., 11: 150 (2014); https://doi.org/10.1016/j.tdj.2014.07.005
  22. C.M. Garcia-Falcon, T. Gil-Lopez, A. Verdu-Vazquez, and J. Mirza-Rosca, Mater. Chem. Phys., 260: 124164 (2021); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.124164
  23. I. Milosev and H.H. Strehblow, Electrochim. Acta, 48: 2767 (2003); https://doi.org/10.1016/S0013-4686(03)00396-7
  24. A.W.E. Hodgson, S. Kurz, S. Virtanen, V. Fervel, C.-O.A. Olsson, and S. Mischler, Electrochim. Acta, 49: 2167 (2004); https://doi.org/10.1016/j.electacta.2003.12.043
  25. A. Mace, P. Khullar, C. Bouknight, and J.L. Gilbert, Dent. Mater., 38: 1184 (2022); https://doi.org/10.1016/j.dental.2022.06.021
  26. A.L. Ramírez-Ledesma, P. Roncagliolo, M.A. Álvarez-Pérez, H.F. Lopez, and J.A. Juárez-Islas, J. Mater. Eng. Perform., 29: 1657 (2020); https://doi.org/10.1007/s11665-020-04711-2
  27. H.R.A. Bidhendi and M. Pouranvari, Metallurgical and Materials Engineering, 17: 13 (2011); https://doi.org/10.30544/384
  28. M.C. Lucchetti, G. Fratto, F. Valeriani, E. De Vittori, S. Giampaoli, P. Papetti, V.R. Spica, and L. Manzon, J. Prosthet. Dent., 114: 602 (2015); https://doi.org/10.1016/j.prosdent.2015.03.002
  29. T. Hanawa, Mater. Sci. Eng. C, 24: 745 (2004); https://doi.org/10.1016/j.msec.2004.08.018
  30. H. Lin and J.D Bumgardner, Biomater., 25: 1233 (2004); https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2003.08.016
  31. Y. Okazakia and E. Gotoh, Biomater., 26: 11 (2005); https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2004.02.005
  32. G. Can, G. Akpinar, and A. Aydin, Eur. J. Dent., 1: 86 (2007).
  33. T.H. Huang, C.C. Yen, and C.T. Kao, Am. J. Orthod. Dentofacial Orthop., 120: 68 (2001); https://doi.org/10.1067/mod.2001.113794
  34. P. Garhammer, G. Schmalz, K.A. Hiller, and T. Reitinger, Clin. Oral. Investig, 7: (2003); https://doi.org/10.1007/s00784-003-0204-9
  35. P. Garhammer, T. Reitinger, and G. Schmalz, Clin. Oral Investig., 8: 238 (2004); https://doi.org/10.1007/s00784-004-0281-4
  36. M.P. Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing — Materials, Processes and Systems (John Wiley and Sons: 2010).
  37. H. Nesse, D. Mari Åkervik Ulstein, and M. Myhre Vaage, J. Prosthet Dent., 114: 686 (2015); https://doi.org/10.1016/j.prosdent.2015.05.007
  38. M. Srivastava, S. Rathee, S. Maheshwari, and T.K. Kundra, Additive Manufacturing: Fundamentals and Advancements (Taylor & Francis Group: 2019).
  39. D. Godec, J. Gonzalez-Gutierrez, A. Nordin, and E. Pei, A Guide to Additive Manufacturing. Springer Tracts in Additive Manufacturing (Springer: 2022).
  40. T. Deb Roy, H.L. Wei, J.S. Zuback, T. Mukherjee, J.W. Elmer, J.O. Milewski, A.M. Beese, A. Wilson-Heid, and W. Zhang, Prog. Mater. Sci., 92: 112 (2018); https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2017.10.001
  41. S.P. Narra, P.N. Mittwede, S.D. Wolf, and K.L. Urish, Orthop. Clin. North. Am., 50: 13 (2019); https://doi.org/10.1016/j.ocl.2018.08.009
  42. M.O. Vasylyev, B.M. Mordyuk, S.M. Voloshko, and P.O. Gurin, Prog. Phys. Met., 23, No. 2: 337 (2022); https://doi.org/10.15407/ufm.23.02.337
  43. M.O. Vasylyev and P.O. Gurin, Prog. Phys. Met., 24, No. 1: 106 (2023); https://doi.org/10.15407/ufm.24.01.106
  44. E. Dianne Rekow, Dental Materials, 36: 9 (2020); https://doi.org/10.1016/j.dental.2019.08.103
  45. T. Koutsoukis, S. Zinelis, G. Eliades, K. Al-Wazzan, M.A. Rifaiy, and Y.S. Al Jabbari, J. Prosthodont., 24: 303 (2015); https://doi.org/10.1111/jopr.12268
  46. K.P. Krug, A.W. Knauber, and F.P. Nothdurft, Clin. Oral Investig., 19: 401 (2015); https://doi.org/10.1007/s00784-014-1233-2
  47. M. Revilla-León and M. Özcan, Curr. Oral Health Rep., 4: 201 (2017); https://doi.org/10.1007/s40496-017-0152-0
  48. Y.S. Hedberg, B. Quian, Z. Schen, S. Virtanen, and I.O. Wallinder, Dent. Mater., 30: 525 (2014); https://doi.org/10.1016/j.dental.2014.02.008
  49. L.W. Lin, Y.F. Fang, Y.X. Liao, G. Chen, C.X. Gao, and P.Z. Zhu, Adv. Eng. Mater., 21: 1801013 (2019); https://doi.org/10.1002/adem.201801013
  50. O. Alageel, B. Wazirian, B. Almufleh, and F. Tamimi, Fabrication of dental restorations using digital technologies: techniques and materials, Digital Restorative Dentistry: A Guide to Materials, Equipment, and Clinical Procedures (Eds. F. Tamimi and H. Hirayama) (Springer: 2019), pp. 55–91.
  51. X.Z. Xin, J. Chen, N. Xiang, and B. Wie, Cell Biochem. Biophys., 67: 983 (2013); https://doi.org/10.1007/s12013-013-9593-9
  52. J. Qiu, W.-Q. Yu, F.-Q. Zhang, R.J. Smales, Y.L. Zhang, and C.H. Lu, European J. Oral Sci., 119: 93 (2011); https://doi.org/10.1111/j.1600-0722.2011.00791.x
  53. Y.J. Lu, S.Q. Wu, Y.L. Gan, J.L. Li, C.Q. Zhao, D.X. Zhuo, and J.X. Lin, Mater. Sci. Eng. C, 49: 517 (2015); https://doi.org/10.1016/j.msec.2015.01.023
  54. M. Seyedi, F. Zanotto, E. Liverani, A. Fortunato, C. Monticelli, and A. Balbo, La Metallurgia Italiana, 3: 49 (2018); https://sfera.unife.it/handle/11392/2386240
  55. X.Z. Xin, N. Xiang, J. Chen, and B. Wei, Mater. Let., 88: 101 (2012); https://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2012.08.032
  56. Y.S. Hedberga, B. Qianc, Z.J. Shenc, S. Virtanena, and I.O. Wallinder, Dental Materials, 30: 525 (2014); https://doi.org/10.1016/j.dental.2014.02.008
  57. Y. Xin, T. Hu, and P.K. Chu, Acta Biomater., 7: 1452 (2011); https://doi.org/10.1016/j.actbio.2010.12.004
  58. A. Takaichi, T. Nakamoto, N. Joko, N. Nomura, Y. Tsutsumi, S. Migita, H. Doi, S. Kurosu, and A. Chiba, J. Mech. Behav. Biomed. Mater., 21: 67 (2013); https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2013.01.021
  59. D.C. Smith, R.M. Pillar, J.B. Metson, and N.S. McIntyre, J. Biomed. Mater. Res., 25: 1069 (1991); https://doi.org/10.1002/jbm.820250903
  60. T. Hanawa, S. Hiromoto, and K. Asami, Appl. Surf. Sci., 183: 68 (2001); https://doi.org/10.1016/S0169-4332(01)00551-7
  61. Z. Guoqing, Y. Yongqiang, S. Changhui, F. Fan, and Z. Zimian, J. Med. Biol. Eng., 38: 76 (2018); https://doi.org/10.1007/s40846-017-0293-6
  62. R. Mirea, I.M. Biris, L.C Ceatra, R. Ene, A. Paraschiv, A.T. Cucuruz, G. Sbarcea, E. Popescu, and T. Badea, Metals, 11: 857 (2021); https://doi.org/10.3390/met11060857
  63. M.R.C. Marques, R. Loedberg, and M. Almukainzi, Technologies, 18: 15 (2011); https://doi.org/10.3390/met11060857

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України,