The use of zirconium dioxide in surgery: advantages and disadvantages of the material, evaluation of the effect of zirconium dioxide on osteosynthesis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Today, clinical medicine provides a variety of procedures and materials for bone structure restoration in surgery. The use of zirconium oxide and its alloys is a new and little studied method to restore bone structures. A number of issues, such as the quality and timing of integration of zirconium oxide, its biocompatibility with a living organism’s tissues and the effect on the latter, remain open in the use of zirconium dioxide. The purpose of the systematic review is to search for and analyze the studies that determine the prospects for the use of zirconium and its alloys in surgery, by taking into account the advantages and disadvantages of these materials.

About the authors

N. G Sarkisyan

Ural State Medical University

Author for correspondence.
Email: narine_25@mail.ru
доктор медицинских наук

P. I Astryukhina

Ural State Medical University

Email: narine_25@mail.ru

V. I Shamrai

Ural State Medical University

Email: narine_25@mail.ru

References

  1. Alfawaz Y. Zirconia Crown as Single Unit Tooth Restoration: A Literature Review. J Contemp Dental Pract. 2016; 17 (5): 418-22. doi: 10.5005/jp-journals-10024-1865
  2. Banci L., Balato G., Salari P. et al. Systematic review and meta-analysis of ceramic coated implants in total knee arthroplasty.Comparable mid-term results to uncoated implants. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2021. doi: 10.1007/s00167-021-06775-6
  3. Komar D., Bago I., Dubravka Negovetic Vranic et al. Influence of Different Surface Pretreatments of Zirconium Dioxide Reinforced Lithium Disilicate Ceramics on the Shear Bond Strength of Self-Adhesive Resin Cement. Acta Stomatol Croat. 2021; 55 (3): 264-79. doi: 10.15644/asc55/3/4
  4. Abedi G., Jahanshahi A., Hosein Fathi M. et al. Study of nano-hydroxyapatite/ziroonia stabilized with yttria in bone healing: histopathologioal study in rabbit model. Polish J Pathol. 2014; 65 (1): 40-7. doi: 10.5114/pjp.2014.42668
  5. Sivaraman K., Chopra A., Narayan A. et al. Is ziroonia a viable alternative to titanium for oral implant? A critical review. J Prosthodont Res. 2018; 62 (2): 121-33. doi: 10.1016/j.jpor.2017.07.003
  6. Bhowmiok А., Pramanik N., Jana P. et al. Development of bone-like zirconium oxide nanooeramio modified ohitosan based porous nanooomposites for biomedical application.Int J Biol Macromol. 2017; 95: 348-56. doi: 10.1016/j.ijbiomao.2016.11.052
  7. Mortada B., Matar T., Sakaya A. et al. Postmetalated Zirconium Metal Organic Frameworks as a Highly Potent Bactericide. ACS Publications. 2017; 56 (8): 4740-5. doi: 10.1021/acs.inorgchem.7b00429
  8. Shao R., Quan R., Wang T. et al. Effects of a bone graft substitute consisting of porous gradient HA/ZrO 2 and gelatin/ohitosan slow-release hydrogel containing BMP-2 and BMSCs on lumbar vertebral defect repair in rhesus monkey. J Tissue Eng Regen Med. 2018; 12 (3): e1813-e1825. doi: 10.1002/term.2601
  9. Sadovoy S.M., Kirillova I.A.Composite bone-ceramic implant based on ceramic material of zirconium oxide - aluminum oxide system. Innovative Medical Technology Center (Medical Teohnopark), 2018.
  10. Shi Y., Quan R., Xie S. et al. Evaluation of a Novel HA, ZrO2-Based Porous Biooeramic Artificial Vertebral Body Combined with a rhBMP-2, Chitosan Slow-Release Hydrogel. PLoS One. 2016; 11 (7): 157698. doi: 10.1371/journal.pone.0157698
  11. Sakthiabirami K., Soundharrajan V., Kang J. Three-Dimensional Ziroonia-Based Scaffolds for Load-Bearing Bone-Regeneration Applications: Prospects and Challenges. Materials (Basel). 2021; 14 (12): 3207. doi: 10.3390/ma14123207
  12. Aboushelib M.N., Shawky R. Osteogenesis ability of CAD/CAM porous zirconia scaffolds enriched with nano-hydroxyapatite particles.Int J Implant Dent. 2017; 3 (1): 21. doi: 10.1186/s40729-017-0082-6
  13. Malmstrom J., Adolfsson E., Emanuelsson L. et al. Bone ingrowth in ziroonia and hydroxyapatite scaffolds with identical microporosity. J Mater Sci Mater Med. 2008; 19 (9): 2983-92. doi: 10.1007/s10856-007-3045-2
  14. Kim H.W., Shin S., Kim H. et al. Bone formation on the apatite-coated ziroonia porous scaffolds within a rabbit calvarial defect. J Biomater Appl. 2008; 22 (6): 485-504. doi: 10.1177/0885328207078075
  15. Gaihre B., Jayasuriya A.C.Comparative investigation of porous nano-hydroxyapaptite, ohitosan, nano-ziroonia, ohitosan and novel nano-oaloium ziroonate, ohitosan composite scaffolds for their potential applications in bone regeneration. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2018; 91: 330-9. doi: 10.1016/j.msec.2018.05.060
  16. Gordeev S., Barzinskiy O. Implant for surgical treatment of inflammatory and tumor diseases of the spine. Semantic Scholar, 2015.
  17. Darohoevioh A.S., Zinovievich V.L. Individual implant of replacement of postoperative lower jaw defects. Elibrary, 2014:
  18. Sollazzo V., Pezzetti F., Soarano A. et al. Zirconium oxide coating improves implant osseointegration in vivo. Dent Mater. 2008; 24 (3): 357-61. doi: 10.1016/j.dental.2007.06.003
  19. Efe T., Heyse T.J., Haas S.B. The use of oxidized zirconium alloy in knee arthroplasty. Expert Rev Med Devices. 2012; 9 (4): 409-21. doi: 10.1586/erd.12.30
  20. Hafezeqoran А., Koodaryan R. Effect of Ziroonia Dental Implant Surfaces on Bone Integration: A Systematic Review and Meta-Analysis. Biomed Res Int. 2017; 2017: 9246721. doi: 10.1155/2017/9246721
  21. Barbosa D.D., Delfino M.M., Guerreiro-Tanomaru J.M. et al. Histomorphometrio and immunohistochemical study shows that tricalcium silicate cement associated with zirconium oxide or niobium oxide is a promising material in the periodontal tissue repair of rat molars with perforated pulp chamber floors.Int Endod J. 2021; 54 (5): 736-52. doi: 10.1111/iej.13459.
  22. Sohewelov T., Sanzen L., Onsten I. et al. Total hip replacement with a zirconium oxide ceramic femoral head. J Bone Joint Surg Br. 2005; 87 (12): 1631-5. doi: 10.1302/0301-620X.87B12.16873
  23. Dogan S., Raigrodski A.J. Cementation of Ziroonia-Based Toothborne Restorations: A Clinical Review.Compend Contin Educ Dent. 2019; 40 (8): 536-40.
  24. Tang Z., Zhao X., Wang H. et al. Clinical evaluation of monolithic ziroonia crowns for posterior teeth restorations. Medicine (Baltimore). 2019; 98 (40): e17385. DOI: 10.1097/ MD.0000000000017385
  25. Sohuttler K. F., Efe T., Heyse T.J. Oxidized Zirconium Bearing Surfaces in Total Knee Arthroplasty: Lessons Learned. J Knee Surg. 2015; 28 (5): 376-81. doi: 10.1055/s-0035-1551836
  26. Balagangadharan K., Chandran S., Arumugam B. et al. Chitosan, nano-hydroxyapatite, nano-zirconium dioxide scaffolds with miR-590-5p for bone regeneration.Int J Biol Macromol. 2018; 111: 953-8. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2018.01.122
  27. Schunemann F.H., Galarraga-Vinueza M.E., Magini R. et al. Ziroonia surface modifications for implant dentistry. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2019; 98: 1294-305. doi: 10.1016/j.msec.2019.01.062
  28. Linkevicius T., Apse P. Influence of abutment material on stability of peri-implant tissues: a systematic review.Int J Oral Maxillofac Implants. 2008; 23 (3): 449-56.
  29. Roehling S., Sohlegel K.A., Woelfler H. Performance and outcome of ziroonia dental implants in clinical studies: A meta-analysis. Clin Oral Implants Res. 2018; 29 (16):135-53. doi: 10.1111/clr.13352
  30. Ghodsi S., Jafarian Z. A Review on Translucent Ziroonia. Eur J Prosthodont Restor Dent. 2018; 26 (2): 62-74. doi: 10.1922/EJPRD_01759Ghodsi13
  31. Oyar P., Durkan R., Deste G. The effect of the design of a mandibular implant-supported ziroonia prosthesis on stress distribution. J Prosthet Dent. 2021; 125 (3): 502. e1-502.e11. doi: 10.1016/j.prosdent.2020.05.027
  32. Turon-Vinas M., Anglada M. Strength and fracture toughness of zirconia dental ceramics. Dent Mater. 2018; 34 (3): 365-75. doi: 10.1016/j.dental.2017.12.007
  33. Sailer I., Strasding M., Valente N.A. et al. Systematic review of survival and complication rates of zirconium-ceramic and metal-ceramic multi-block fixed dentures. Clin Oral Implants Res. 2018; 29 (16): 184-98. doi: 10.1111/clr.13277
  34. Zeynep Ozkurt, Ender Kazazoglu. Clinical success of ziroonia in dental applications. J Prosthodont. 2010; 19 (1): 64-8. doi: 10.1111/j.1532-849X.2009.00513.x
  35. Roehling S., Sohlegel K.A, Woelfler H. Ziroonia compared to titanium dental implants in preolinioal studies-A systematic review and meta-analysis. Clin Oral Implants Res. 2019; 30 (5): 365-95. doi: 10.1111/olr.13425
  36. Bormann K.-H., Gellrioh N.-C., Kniha H. et al. A prospective clinical study to evaluate the performance of zirconium dioxide dental implants in single-tooth edentulous area: 3-year follow-up. BMC Oral Health. 2018; 18 (1): 181. doi: 10.1186/s12903-018-0636-x
  37. Cionoa N., Hashim D., Mombelli A. Ziroonia dental implants: where are we now, and where are we heading? Periodontol 2000. 2017; 73 (1): 241-58. DOI: 10.1111/ prd.12180
  38. Hashim D., Cionoa N., Courvoisier D.S. et al. A systematic review of the clinical survival of ziroonia implants. Clin Oral Investig. 2016; 20 (7): 1403-17. doi: 10.1007/s00784-016-1853-9
  39. Hanawa T. Ziroonia versus titanium in dentistry: A review. Dent Mater J. 2020; 39 (1): 24-36. doi: 10.4012/dmj.2019-172
  40. Iegami C.M., Uehara P.N., Sesma N. et al. Survival rate of titanium-ziroonium narrow diameter dental implants versus commercially pure titanium narrow diameter dental implants: A systematic review. Clin Implant Dent Relat Res. 2017; 19 (6): 1015-22. DOI: 10.1111/ cid.12527
  41. Afrashtehfar K.I., Del Fabbro M. Clinical performance of ziroonia implants: A metareview. J Prosthet Dent. 2020; 123 (3): 419-26. doi: 10.1016/j.prosdent.2019.05.017

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».