《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件

1人工植體之表面處理技術(shù)發(fā)展金屬工業(yè)研究發(fā)展中心醫(yī)療器材與光電系統(tǒng)處吳春森100’11’12《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!2生醫(yī)材料與鈦金屬簡介人工牙根表面處理目的

知名大廠人工牙根表面處理簡介金工中心目前表面處理相關(guān)能量《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!Osseointegrationis

thedirectstructuralandfunctionalconnectionbetweenlivingboneandthesurfaceofaload-bearingimplant,typicallymadeoftitanium,

Or

Dr.PIBranemarkadirectbone-to-implantcontactandlaterondefinedonamorefunctionalbasisasadirectbone-to-implantcontactunderload

《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!5生醫(yī)材料(Biomaterials)

生醫(yī)材料定義用以代替人體部份之組織或功能，而與體液有所接觸或作用之材料，須具有良好的組織或生物相容性。

生醫(yī)材料分類

生物惰性(Bioinert)材料在生物組織內(nèi)保持穩(wěn)定，於短時(shí)間內(nèi)幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料

與生物組織間的結(jié)合主要利用物理性的表面粗糙化或多孔化，

使組織細(xì)胞貼附生長於其表面或孔洞內(nèi)部一般碳素材料、部分陶瓷氧化物等無機(jī)物及大多數(shù)醫(yī)用金屬和高分子材料皆屬此類

生物活性(Bioactive)材料能夠於材料與組織的接觸面誘導(dǎo)產(chǎn)生特殊生物或化學(xué)反應(yīng)，甚至能增進(jìn)細(xì)胞活性或促進(jìn)組織再生的材料大多數(shù)的生物活性材料皆為自然界或動(dòng)植物的萃取物具有抗菌性及凝血性的幾丁質(zhì)、幾丁聚醣，具有骨傳導(dǎo)性的氫氧磷灰石，動(dòng)物皮萃煉取得的膠原蛋白皆屬此類。《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!ThesurfaceTiO2layerisextremelyinerttocorrosion.TheTi-peroxypoundthatformsonthislayerdeactivatesinflammatorycells,andenhancingthebiopatibilityofpuretitaniumandtheestablishmentofosseointegration.鈦金屬與組織之界面《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!表面處理是指用機(jī)械或化學(xué)方法改變物件表面的物化性質(zhì)以達(dá)到功能性需求，如耐蝕性、抗磨耗性等等。

7表面處理化成處理陽極處理陰極處理鍍金電鍍電鑄洗淨(jìng)噴砂脫脂電解洗淨(jìng)加襯皮膜覆蓋熱處理表面硬化研磨電解拋光桶器研磨髮線處理《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!8人工牙根表面處理技術(shù)演進(jìn)FromOssteme-book《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!9Macro-sizedtopology:10μm

~

mm

Directlyrelatedtoimplantgeometry

-Threadedscrew,macroporoussurfacetreatment

Riskofincreaseinperi-implantitis&ionicleakage

-

Moderateroughness:1~2μmMicro-sizedtopology:1~10μmMaximizingbone-implantinterlocking

-Greaterbone-to-implantcontact

(BIC)-Higherresistanceoftorqueremoval

Idealsurface:hemisphericalpits1.5μmindepth&4μmindiameterNano-sizedtopology:nm

Adsorptionofproteins&adhesionofosteoblasts

Reproduciblesurfaceroughnessofnmrangeisdifficulttoproducewithchemicaltreatments表面粗糙度之生物影響LeGu’ehennec

etal.,Surfacetreatmentsoftitaniumdentalimplantsforrapidosseointegration,dentalmaterials,2007

《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!10Nobel

/BiocareMachinedsurfaceTiUnite(2000)Straumann/ITITPS(1974)SLA(1994)SLActive(2005)Biomet3iOsseotiteNanoTiteAstraTiOblastOsseoSpeedZimmerMP-1?HACoatingMTX《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!11在GrI純鈦表面進(jìn)行陽極氧化反應(yīng)，生成一粗糙且多孔性的氧化鈦層，其在植體頂端的厚度約為7~10μm，而圓錐的上部份及個(gè)螺紋部份的厚度約為1~2μm。在電子顯微鏡的觀察下，TiUnite?的表面形態(tài)為平滑且有微米尺寸圓形孔洞，許多的開孔平均分佈在植體表面上，而較大的孔洞則突出於表面，大小為2~5μm。TiUnite植體周圍的軟組織結(jié)構(gòu)與自然牙齒周圍的軟組織結(jié)構(gòu)相似；即植體表面附著了上皮組織，並牢固附著到底層的結(jié)締組織TiUnite具有骨和軟組織刺激功能，它可以"從底至頂，完全結(jié)合"到植體頸圈，這實(shí)現(xiàn)了多種不同的植體植入方式?！侗砻嫣幚砑夹g(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!12以大顆粒的氧化鋁砂材進(jìn)行噴砂處理，產(chǎn)生微米級(jí)粗糙度。再以高溫混合酸對(duì)噴砂後的微米級(jí)粗糙表面進(jìn)行蝕刻，產(chǎn)生次微米級(jí)孔洞。藉由同時(shí)提供微米級(jí)與次微米級(jí)粗糙表面，提供骨細(xì)胞貼附與生長，在骨整合階段增加與骨接觸面積。Sandblasting/Large-gritAcid-etched《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!131st

酸蝕:以HF

除去植體表面自然氧化層2nd

酸蝕:以混合酸形成均勻的粗糙表面粗糙表面由均勻不規(guī)則的圓錐組成1to3μmpeak-to-peak5to10μmpeak-to-valley專利OSSEOTITE表面處理，經(jīng)證實(shí)是最佳讓骨細(xì)胞及血纖維貼附的表面HybridDesign混合式設(shè)計(jì)，讓軟組織可以貼附在光滑表面上，降低植體牙周問題OSSEOTITE比一般平滑機(jī)械面高出４至５倍的植體取出扭力20,000

X《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!14具生物相容性的二氧化鈦細(xì)顆粒撞擊技術(shù)而形成表面粗糙是由許多小的不同形狀之窪坑(pits)所組成窪坑大小介於2~10μm，符合基於生物原則之微結(jié)構(gòu)植體表面7,500

X100

X《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!15以氫氧基磷灰石(HA)噴砂，再以非蝕刻性的酸與去離子水除去殘留的噴砂材料ElementWeight%Atomic%AlK6.4911.00TiK87.9484.00VK5.575.00Totals100.00《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!16利用電化學(xué)方式，在鈦植體表面形成厚度0.3~10μm的多孔性氧化層，以增加金屬的抗蝕性與耐磨耗性ElementWeight%Atomic%OK53.6776.79PK4.083.01TiK42.2620.20Totals100.00《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!17八大廠商植體與表面處理種類Materialtreatment1treatment2treatment3treatment4characteristic

Nobel

(瑞典)CP1Ti

Machined

HAcoatingTiUniteCoronal：氧化膜厚度1~2μmApical：氧化膜厚度7~10μmStraumann

(瑞士)CP4Ti

TPS

SLASLActive3i(美)CP3Ti,Ti6Al4V

RBM

Osseotite

NanoTite上2個(gè)螺紋處使用machinedsurfaceAstra

(瑞典)CP4Ti

TiOblastOsseoSpeedBioactivesurfaceXive(德)(DentsplyFriadent)CP2Ti

TPS

DPSLifecore

(美)CP3Ti,Ti6Al4V

Machined

TPS

HAcoatingRBMZimmer

(美)Ti6Al4V

MP-1HAcoatingMTX

(

Microtextured-Ti

)

(HA

blasting)Osstem(韓)CP4Ti

RBM

CellNestBioactivesurface八大廠植體材料與表面處理《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!18Ra=1~2μm植體表面輪廓維持殘砂量降至酸蝕後EDS偵測(cè)不出Al元素ElementWeight%Atomic%OK38.7962.65AlK10.379.93TiK50.8327.42Totals100.00ElementWeight%Atomic%TiK100.00100.00Totals100.00《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!噴砂酸蝕SLA雙重酸蝕DualEtch機(jī)加工表面Machined2μm1μm1μm骨細(xì)胞貼附觀察(24HR)10μm10μm10μm100μm100μm100μmMachinedSLADualEtch骨細(xì)胞增生比較骨細(xì)胞在人工植入物表面之附著、貼附和伸展是細(xì)胞與材料作用的期，對(duì)於細(xì)胞後期的增生、分化及礦化進(jìn)而形成良好的骨整合界面是非常重要的，因此，驗(yàn)證生醫(yī)材料的細(xì)胞親和性良窳是生物功能性檢測(cè)的首要之務(wù)，可大幅減低後續(xù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)之成本與人力負(fù)擔(dān)?！侗砻嫣幚砑夹g(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!20MachinedAAH骨細(xì)胞貼附觀察(24HR)《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!人工牙根生物活性化表面處理噴砂酸蝕SLA噴砂酸蝕+鹼蝕熱處理SLA+AAH1mm植體原貌Machined1μm於SLA處理後「微米級(jí)大孔洞複合次微米級(jí)小孔洞」之表面粗糙化基礎(chǔ)上，建構(gòu)出鹼蝕熱處理特有的奈米網(wǎng)絡(luò)狀三維結(jié)構(gòu)。同時(shí)兼具微米級(jí)粗糙度、次微米級(jí)孔洞與奈米級(jí)三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)三種表面形貌的優(yōu)點(diǎn)，除了利於植體周圍骨細(xì)胞貼附之外，更能促進(jìn)細(xì)胞間質(zhì)中蛋白質(zhì)吸附，加速骨整合作用。由Raman光譜分析結(jié)果可知，處理後人工牙根表面的氧化鈦結(jié)構(gòu)由原本不具生物活性的無定形相(Amorphous)，轉(zhuǎn)變成具有誘導(dǎo)磷灰石沉積能力的銳鈦礦(Anatase)或金紅石(Rutite)相。證實(shí)此種新型表面處理技術(shù)於人工牙根的應(yīng)用上具有生物活性之效果。具有發(fā)色功能。呈現(xiàn)霧藍(lán)色的外觀色澤，美觀、賣相佳，應(yīng)用在手術(shù)器械上具有顏色管理之實(shí)用價(jià)值。新型生物活性化處理技術(shù)特點(diǎn)1mm2μm1μm《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!生醫(yī)材料與鈦金屬簡介

生醫(yī)材料(Biomaterials)

鈦金屬於生醫(yī)材料之應(yīng)用

鈦金屬與組織之界面22《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!23鈦於生醫(yī)材料之應(yīng)用鈦適合作為生醫(yī)材料之特點(diǎn)低密度(4.5g/cm2)、低強(qiáng)度抗蝕性骨整合性(Osseointegration)鈦的化學(xué)成分與機(jī)械性質(zhì)《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!人工牙根表面處理目的

表面處理目的與方法

人工牙根表面處理目的與條件

人工牙根表面處理技術(shù)演進(jìn)粗糙度對(duì)人工牙根之影響24《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!25提升骨整合能力(縮短骨癒合時(shí)間)骨整合具備之條件具生物相容性材料&製程增加與周圍骨的接觸面積加強(qiáng)與周圍骨的結(jié)合力吸引骨細(xì)胞貼附生長生物活性處理促進(jìn)骨生成《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!WhyneedsroughnessMachinedsurface-smoothsurfacepromotescellproliferationandfibrousencapsulationRoughenedsurface-increasessurfacearea-improvesmicro-mechanicalinterlock-enhancescelladhesion,osteoblastdifferentiation,anddepositionofcalcifiedsubstance-increaseininflammatorycytokinessecretion《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!27LeGu’ehennec

etal.,Surfacetreatmentsoftitaniumdentalimplantsforrapidosseointegration,dentalmaterials,2007

人工牙根表面處理與粗糙度《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!知名大廠人工牙根

表面處理技術(shù)簡介NobelBiocare

StraumannITIBiomet3iAstraTechZimmer

Osstem

28《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!29《表面處理技術(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!30在既有的SLA基礎(chǔ)上，加上親水性官能基處理，藉以增加蛋白質(zhì)之吸附，達(dá)到促進(jìn)骨生成之效果。臨床研究顯示，SLAcitve將骨癒合時(shí)間由SLA植體的6-8週減短至3-4週。突破植體植入一個(gè)月時(shí)，新成骨未生成而植體周圍既有骨已壞死之空窗期?！侗砻嫣幚砑夹g(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!31以DCD(DiscreteCrystalline

Deposition)技術(shù)把奈米顆粒的磷酸鈣結(jié)晶體加之於Osseotite表面上。這些奈米級(jí)磷酸鈣結(jié)晶體懸浮在溶液裡，會(huì)迅速地”Self-Assemble”沉積在雙重酸蝕表面的鈦氧化層上，形成20~100nm大小的分離式磷酸鈣結(jié)晶體。由於這不是一層”coating”，故不會(huì)像一般HAcoated植體會(huì)有剝落的現(xiàn)象。奈米級(jí)磷酸鈣結(jié)晶體分佈於鈦金屬的表層會(huì)使其結(jié)構(gòu)非常趨近於真實(shí)的人體骨切面，使造骨細(xì)胞在無法分辨真?zhèn)沃?，將NanoTite當(dāng)作是自體骨組織而主動(dòng)附著上去。所以不論是就骨整合的速度抑或是強(qiáng)度，NanoTite均較Osseotite來得更快、更牢固?！侗砻嫣幚砑夹g(shù)發(fā)展》課件共39頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!32在TiOblast的基礎(chǔ)上，以氟化物進(jìn)行化學(xué)處理形成微粗糙結(jié)構(gòu)並結(jié)合氟化物促進(jìn)生物活性之優(yōu)勢(shì)，達(dá)到增加骨與植體的接觸面積，加速早期骨癒合之效果。ElementWeight%Atomic%OK63.728