具有表面生物仿生的醫(yī)用牙種植體及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種生物醫(yī)用牙種植體，特別是涉及一種具有表面生物仿生的醫(yī)用牙種植體及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著交通事故的增加和人口老齡化，人群中各種原因造成的牙齒缺失逐年增加。伴隨著人民生活水平的提高，人們對(duì)牙齒缺失的修復(fù)和替換要求日益增高。由于當(dāng)前種植技術(shù)的飛速發(fā)展，牙科種植體已經(jīng)廣泛應(yīng)用于牙列缺損和牙列缺失的修復(fù)。為了實(shí)現(xiàn)足夠的強(qiáng)度，通常需要在牙齒缺失的部位植入金屬或合金類種植體進(jìn)而代替缺失的牙齒，恢復(fù)美觀和功能。在口腔科等中，純鈦金屬(或合金)因其良好的生物相容性，力學(xué)性能和抗腐蝕性能，在口腔種植領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，存在的問(wèn)題是:這些金屬或者合金本身為生物惰性，難以與骨組織形成快速、良好的骨性結(jié)合，從而導(dǎo)致種植后的愈合周期延長(zhǎng)，結(jié)合強(qiáng)度低，甚至種植失敗的問(wèn)題。特別是對(duì)于有全身疾病的患者，例如糖尿病、骨質(zhì)疏松等患者，更增加了種植修復(fù)的難度，如果種植適應(yīng)癥選擇不當(dāng)，勉強(qiáng)進(jìn)行種植手術(shù)常常導(dǎo)致種植失敗，增加病人的經(jīng)濟(jì)損失和痛苦，并埋下醫(yī)患矛盾的種子，同時(shí)影響種植義齒技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。此外，現(xiàn)有種植體多為進(jìn)口，由于費(fèi)用過(guò)高，也制約了其臨床的推廣，難以造福廣大缺牙患者。眾多研究者采用各種各樣的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)種植體的表面改性以達(dá)到早期骨整合和更高的結(jié)合強(qiáng)度，主要包括3種策略:種植體表面物理改性、化學(xué)改性、生物化學(xué)改性從而增強(qiáng)其表面活性，促進(jìn)骨結(jié)合。具體如下:
[0003]第一物理改性
[0004]物理改性主要指的是種植體表面超微結(jié)構(gòu)的改變，包括噴砂，酸蝕，噴砂加酸蝕，鈦漿噴覆，激光處理等。
[0005]1.噴砂處理
[0006]噴砂是將Al203、Ti02S羥基磷灰石等顆粒，通過(guò)高壓氣流噴射種植體材料表面，從而使表面粗化。噴砂處理可較好地增加種植體表面粗糙度，但其缺點(diǎn)是容易對(duì)種植體表面造成污染，處理后的種植體表面往往殘留噴砂顆粒，并且在經(jīng)過(guò)超聲波清洗、酸鈍化和滅菌后仍有殘留。種植體植入后，這些微粒會(huì)釋放到周圍組織中而影響種植體的骨整合。除此之夕卜，噴砂形成的粗糙表面形態(tài)往往不規(guī)則，表面應(yīng)力分布不均，而且只能形成一、二級(jí)孔洞，不能夠形成三維孔洞。
[0007]噴砂處理的問(wèn)題在于:
[0008]A噴砂的砂粒直接造成種植體成品的污染。
[0009]B處理后的表面形態(tài)不規(guī)則，不易實(shí)現(xiàn)均一、可控、一致性的表面處理效果。
[0010]C對(duì)于加工人員的健康有危害(吸入對(duì)呼吸系統(tǒng)有損傷，加工方法不環(huán)保)。
[0011]2.酸蝕處理酸蝕處理種植體表面避免了噴砂的一些缺點(diǎn)，所形成的表面清潔無(wú)雜質(zhì)，形態(tài)均一，表面積也相對(duì)較大。種植體表面酸蝕技術(shù)是采用強(qiáng)酸如:鹽酸，硫酸，磷酸或它們的混合液等將種植體表面粗糙化的一種表面處理方法。酸蝕能在一定程度上清潔種植體表面的雜質(zhì)，形成二級(jí)粗糙度，可以刺激成骨細(xì)胞增殖以及分化，有利于形成骨結(jié)合。酸蝕處理操作方便，但其能達(dá)到的表面粗糙度有限。
[0012]酸蝕處理的問(wèn)題在于:
[0013]A加工溶劑鹽酸對(duì)于加工人員健康有危害。
[0014]人員危害:接觸其蒸氣或煙霧，可引起急性中毒，出現(xiàn)眼結(jié)膜炎，鼻及口腔粘膜有燒灼感，鼻衄、齒齦出血，氣管炎等。誤服可引起消化道灼傷、潰瘍形成，有可能引起胃穿孔、腹膜炎等。眼和皮膚接觸可致灼傷。慢性影響:長(zhǎng)期接觸，引起慢性鼻炎、慢性支氣管炎、牙齒酸蝕癥及皮膚損害。
[0015]環(huán)境危害:對(duì)環(huán)境有危害，對(duì)水體和土壤可造成污染。
[0016]燃爆危險(xiǎn):本品不燃，具強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)刺激性，可致人體灼傷。
[0017]毒理學(xué)資料及環(huán)境行為:急性毒性:LD50900mg/kg(兔經(jīng)口 ) ;LC503124ppm，I小時(shí)(大鼠吸入)
[0018]危險(xiǎn)特性:能與一些活性金屬粉末發(fā)生反應(yīng)，放出氫氣。遇氰化物能產(chǎn)生劇毒的氰化氫氣體。與堿發(fā)生中合反應(yīng)，并放出大量的熱。具有強(qiáng)腐蝕性。
[0019]B加工后的成品的清潔不徹底的試劑殘留會(huì)影響種植效果。
[0020]C無(wú)法實(shí)現(xiàn)清潔制備的環(huán)保方法。
[0021]3.噴砂加酸蝕表面粗化技術(shù)
[0022]將常規(guī)噴砂與特定酸蝕處理方法相結(jié)合，集成了噴砂與酸蝕的優(yōu)點(diǎn)，又克服了二者的缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是方法操作簡(jiǎn)單，成本低，避免單純噴砂處理的不足，減少或者避免表面污染，優(yōu)化了種植體表面的超微結(jié)構(gòu)，提高骨組織與種植體表面之間的機(jī)械鎖合。近年來(lái)，噴砂酸蝕被國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者用來(lái)進(jìn)行種植體表面改性。
[0023]噴砂加酸蝕的問(wèn)題在于:存在著酸蝕處理過(guò)程中試劑污染和不清潔環(huán)保的問(wèn)題。
[0024]4.鈦漿噴覆
[0025]以熔融的液體鈦合金高速噴在光滑種植體表面，經(jīng)快速冷卻而成，是獲得臨床成功的種植體。主要的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)種植體為一種材料制備而成，可以降低界面處的殘余應(yīng)力，同時(shí)增大表面積，所形成的微粗糙結(jié)構(gòu)對(duì)于骨組織的早期固定起著重要的作用，但操作工藝復(fù)雜，種植體周圍有鈦顆粒存在，涂層的穩(wěn)定性受到質(zhì)疑。
[0026]鈦漿噴覆的問(wèn)題在于:
[0027]A操作工藝復(fù)雜
[0028]B種植體周圍有鈦顆粒污染
[0029]C涂層的穩(wěn)定性受到質(zhì)疑
[0030]5.激光法
[0031]激光處理種植體表面是近年來(lái)研究的一種新方法，已有試驗(yàn)證實(shí)可產(chǎn)生理想的粗糙度，并且處理過(guò)程中材質(zhì)不需接觸種植體表面，所以不會(huì)對(duì)種植體表面產(chǎn)生污染。但是，無(wú)法實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的模擬患者天然骨形態(tài)結(jié)構(gòu)的目的。
[0032]激光法的問(wèn)題在于:
[0033]單純的激光處理只能在種植體表面形成特定的溝槽、紋理等結(jié)構(gòu)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的模擬患者天然骨形態(tài)結(jié)構(gòu)的目的。
[0034]第二化學(xué)改性
[0035]化學(xué)改性主要通過(guò)羥基磷灰石這一重要的骨仿生材料所具有的良好的生物相容性和骨引導(dǎo)作用而促進(jìn)早期骨整合。羥基磷灰石涂層的制備工藝主要包括等離子噴涂法、溶膠-凝膠法、離子束輔助沉積技術(shù)、電化學(xué)沉積法、激光法、仿生法等。
[0036]1.等離子噴涂法
[0037]等離子噴涂是指利用等離子槍產(chǎn)生直流電孤，將涂層材料加熱，溶融后通過(guò)高速噴射于金屬表面形成涂層的技術(shù)。等離子噴涂，可使鐵合金或純鈦種植體表面與骨的接觸面積大大增加，從而加強(qiáng)種植體和骨的機(jī)械結(jié)合力并能夠降低種植體與骨界面的應(yīng)力，使應(yīng)力更加分散。
[0038]等離子噴涂法的問(wèn)題在于:
[0039]A由于線性噴涂工藝而造成粗糙基底表面涂層的不均勻和無(wú)法進(jìn)行復(fù)雜形狀基材的表面涂層。
[0040]B制備過(guò)程中的處理溫度過(guò)高(10000°C )，而HA的熱膨脹系數(shù)與合金相的熱膨脹系數(shù)相差很大，使得在冷卻過(guò)程中涂層與基底間產(chǎn)生殘留的界面應(yīng)力，甚至使涂層產(chǎn)生裂紋或當(dāng)涂層材料植入生物體后，由于長(zhǎng)期存在于體液環(huán)境中而使涂層松動(dòng)或剝落。
[0041]C噴涂中的高溫過(guò)程容易使HA發(fā)生分解，在涂層中產(chǎn)生非晶HA等雜相，從而影響涂層的生物性能
[0042]D涂層結(jié)構(gòu)的致密度較低，植入人體后，生物液體容易沿連通孔隙滲透到基底界面，造成界面腐蝕，引起涂層剝落
[0043]2.溶膠-凝膠法
[0044]將按適當(dāng)?shù)拟}磷比例配制的膠體液涂在種植體表面，再通過(guò)加熱，形成一層結(jié)合牢固的羥基磷灰石薄膜，顯著提高種植體的骨結(jié)合能力。但溶膠凝膠法中凝膠在燒結(jié)過(guò)程中有較大的收縮，涂層易開(kāi)裂。
[0045]溶膠-凝膠法的問(wèn)題在于:涂層容易開(kāi)裂
[0046]3.激光法
[0047]在基底材料表面上預(yù)先涂覆一定比例的CaHPO4.2H20和CaOV混合粉末，然后用激光器進(jìn)行熔覆處理，使合成與涂覆羥基磷灰石涂層一步完成。制得的涂層與基底的結(jié)合良好，硬度、強(qiáng)度較高，有一定的韌性，但涂層的均勻性和穩(wěn)定性較難控制。
[0048]激光法的問(wèn)題在于:涂層均勻性和穩(wěn)定性較難控制，不易批量生產(chǎn)。
[0049]4.仿生法
[0050]仿生法模仿了自然界生理磷灰石的礦化機(jī)制，其特點(diǎn)在于仿生涂層(類骨磷灰石涂層)是在類似于人體環(huán)境條件的水溶液中自然沉積出來(lái)的，其成分更接近人體骨的無(wú)機(jī)質(zhì)，可望具有更高的生物相容性和骨結(jié)合能力。這種方法為鈦種植體的表面處理開(kāi)辟了新思路。但是，由于存在著處理過(guò)程復(fù)雜，時(shí)間長(zhǎng)，難于量產(chǎn)等問(wèn)題。
[0051]仿生法的問(wèn)題在于:
[0052]A處理時(shí)間長(zhǎng)
[0053]B工藝復(fù)雜
[0054]C難于量產(chǎn)
[0055]羥基磷灰石(HA)涂層的綜合缺陷
[0056]HA與鈦金屬理化性能差異較大，同時(shí)涂層制備工藝還不夠完善，造成了 HA涂層在體內(nèi)不能長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，容易出現(xiàn)溶解、脫落，這一