βチタンとTi-6Al-4V合金の耐食性の比較分析。システマティックレビュー

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J Trace Elem Med Biol.2020 Jul;62:126618. S0946-672X(20)30183-8. doi: 10.1016/j.jtemb.2020.126618.Epub 2020-07-09.

βチタンとTi-6Al-4V合金の耐食性の比較分析。システマティックレビュー

Comparative analysis of corrosion resistance between beta titanium and Ti-6Al-4V alloys: A systematic review.

Juliana Dias Corpa Tardelli
Claudemiro Bolfarini
Andréa Cândido Dos Reis

PMID: 32663743 DOI: 10.1016/j.jtemb.2020.126618.

抄録

背景:

インプラント用Ti-6Al-4Vと比較したβチタン合金の電気化学的特性（耐食性）に関する知識は、放出されたイオンが長期的な健康への潜在的な細胞毒性効果を引き起こす可能性があるため、関連性がある。

BACKGROUND: The knowledge of the electrochemical property (corrosion resistance) of beta titanium alloys compared to Ti-6Al-4 V for implants is relevant because of the potential cytotoxic effects that the released ions could cause to long-term health.

目的:

このシステマティックレビューの目的は、媒体中のインプラント表面の電気化学的挙動を認識することが、この手順が必要とされるすべての領域で骨とインプラントの相互作用に利益を促進する可能性のある合金または組成の変更の最良の表示に不可欠であるため、Ti-6Al-4Vと比較したベータチタン合金の電気化学的特性（耐食性）についての情報を求めることであった。

OBJECTIVES: The objective of this systematic review was to seek information on the electrochemical properties (corrosion resistance) of beta titanium alloys compared to Ti-6Al-4 V since the awareness of the electrochemical behavior of the implant surface in the medium is essential for the best indication of the alloys or compositional changes, which may promote benefits to bone-implant interaction in all areas that this procedure is required.

方法:

PubMed、LILACS、COCHRANE Library、Science Directの各データベースを用いて、「歯科用インプラント AND β-titanium AND Ti-6Al-4V AND electrochemical technics」の語句で電子検索を行った。対象としたのは、体液に近い化学組成の電解質中でβチタンとTi-6Al-4Vを電気化学的手法を用いて比較検討した研究論文で、2000年から2020年までの間に英語で発表されたものとした。体液に類似した電解質中でのこれらの合金の耐食性を比較していない論文は除外した。

METHODS: The PubMed, LILACS, COCHRANE Library, and Science Direct databases were electronically searched for the terms: dental implants AND beta-titanium AND Ti-6Al-4 V AND electrochemical technics. The inclusion criteria were research articles that studied beta-titanium compared to Ti-6Al-4 V using electrochemical techniques in electrolytes of chemical composition similar to body fluid, published in English, between 2000 and 2020. Articles that did not compare the corrosion resistance of these alloys in electrolytes similar to body fluids were excluded.

結果:

合計189の論文が復元され、包含基準および除外基準に従ってタイトルおよび/または抄録で選択され、その結果、15の論文が全文読了後に8に減少した。インビトロでの研究は、熱処理、プラズマ電解酸化（PEO）、アルカリ処理、熱機械的処理による表面処理に供された歯科用または生体用インプラント用のTi-6Al-4Vと、アーク融合または棒材ストックによって得られたβチタン合金との間の電解質Hank、Ringer、SBF、および0.9% NaClにおける耐食性を評価した。

RESULTS: A total of 189 articles were restored and selected by title and/or abstract according to the inclusion and exclusion criteria, which resulted in 15 articles that were reduced to 8 after read in full. The studies in vitro evaluated the corrosion resistance in electrolytes Hank, Ringer, SBF, and 0.9 % NaCl, between beta titanium alloys, obtained by arc fusion or bars stock, and Ti-6Al-4 V, for dental or biomedical implants submitted to surface treatments by heat treatment, plasma electrolytic oxidation (PEO), alkaline treatment, and thermomechanical.

結論:

その結果、1)NbO, TaO, ZrOの酸化物はAlやVの酸化物で修飾されたTiOに比べて安定性と保護性が高いこと、2)Ti-6Al-4V合金の弾性率が高いほど酸化物層が厚く強固に付着していること、3)Ti合金の表層の厚さが厚くなることが耐食性の向上に寄与していること、が明らかになった。

CONCLUSION: The evaluated literature allowed to determine that 1) The oxides NbO , TaO and ZrO have higher stability and protection quality than that of TiO modified by the oxides of Al and V; 2) A higher modulus of elasticity of the Ti-6Al-4 V alloy favors protection against corrosion by maintaining a thicker and more firmly adhered oxide layer; 3) The increase in the thickness of the Ti alloys superficial layer contributes to the improvement of the corrosion resistance.