口腔修復(fù)固定金屬材料的生物學性能

口腔修復(fù)固定金屬材料的生物學性能

0生物原生—引言生物材料是指應(yīng)用于人體和生理環(huán)境中的材料?？谇还潭ㄐ迯?fù)材料在人體內(nèi)的生理環(huán)境中,除了接觸水、無機鹽以外,還接觸蛋白質(zhì)、細胞、組織和器官等生命有機體,因此,口腔固定修復(fù)材料會對人體發(fā)揮重要的作用和影響。在口腔固定修復(fù)領(lǐng)域,金屬材料被廣泛應(yīng)用,最初鎳合金、鈷合金、金合金等材料應(yīng)用于口腔固定修復(fù),然而這些材料在應(yīng)用中存在不同程度的缺陷,隨著不斷的研究,人們將鈦金屬作為口腔固定修復(fù)材料并廣泛應(yīng)用。目前常用的口腔固定修復(fù)金屬材料介紹:鈦以及鈦合金:無毒,無害,具有較強的抗腐蝕性能,化學活性較高,有適宜的力學性能,有良好的生物相容性。還有超塑性、超彈性和形狀記憶作用。金合金:以金為主要成為的合金,化學穩(wěn)定性好,韌性強,延展性好,收縮小,抗腐蝕性強,是較好的固定修復(fù)材料。不銹鋼:是鉻鎳不銹鋼的鍛制品,堅硬而富有彈性。化學性能穩(wěn)定,抗腐蝕性能較好,在口腔唾液中其光澤及顏色均保持不變。鎳鉻合金:化學性能穩(wěn)定,有一定的機械強度和良好塑性,加工性能好,合金韌性較大。生物相容性是生命有機體對非活性材料產(chǎn)生反應(yīng)的一種性能。生物材料能否安全用于人體,對人體不產(chǎn)生損害及不良反應(yīng),應(yīng)用前要進行生物學評價。金屬材料應(yīng)用于口腔固定修復(fù)后會產(chǎn)生理化性能的改變,會引起人體各種反應(yīng)的發(fā)生。首先,口腔修復(fù)材料的摩擦磨損性能應(yīng)與對頜牙釉質(zhì)相匹配,即耐磨性低于天然牙,但與天然牙接近,因此,耐磨損性能成為評價口腔固定修復(fù)材料生物相容性指標之一。同時,生物材料作用于口腔后影響細胞周期的循環(huán),使細胞的行為和功能發(fā)生改變。因此細胞周期的變化也是評價口腔固定修復(fù)材料的生物相容性指標之一。20世紀90年代初,很多學者提出并確定冷熱對生物材料進行分子水平生物相容性研究的設(shè)想。隨著分子生物學理論和技術(shù)的發(fā)展,大量先進分子生物學檢測方法被應(yīng)用,從而使生物材料的評價向細胞和分子水平發(fā)展。關(guān)于從分子水平上研究金屬離子引起細胞凋亡的可能機制及探討評價材料生物相容性方法的相關(guān)文章尚未見有報道。體外細胞培養(yǎng)是細胞水平檢測金屬材料生物相容性快速有效的方法,也是研究細胞周期必備的條件,體外細胞培養(yǎng)的研究條件易于控制,可以進行標準化研究,也可以定量定性分析,并且重復(fù)性好,靈敏度高,有利于縮短生物材料的研究周期,在評價生物材料對細胞生長、代謝及增殖等方面的影響具有重要的意義。1982年美國質(zhì)量標準協(xié)會將L929成纖維細胞推薦為細胞毒性實驗中的標準細胞,也是目前細胞毒性實驗中應(yīng)用最廣泛的細胞?？谇粌?nèi)是富含唾液的弱堿性環(huán)境,除了含有99.4%的水以外,還含有氯化鈉、氯化鉀、碳酸氫鈉等無機鹽和一些有機物質(zhì),而且唾液的成分、數(shù)量、濃度以及pH值等經(jīng)常變化,同時基本恒定的溫度有利于細菌生存、繁殖與食物的酵解,從而形成一種特殊的微環(huán)境,有利于置入口腔的金屬修復(fù)材料發(fā)生腐蝕性變化,導致金屬材料中金屬離子及其衍生物的析出,長期與機體直接接觸后,將導致機體發(fā)生過敏、組織損害、腫瘤、細胞毒性等不良反應(yīng)。因此,評價口腔金屬固定修復(fù)材料生物相容性時,耐腐蝕性能也是其中評價指標之一。口腔金屬材料的生物相容性評價除了耐摩擦性能、細胞相容性以及耐腐蝕性能,還包括其它如機體的生理生化反應(yīng)變化、組織結(jié)構(gòu)及功能變化等。口腔材料的生物相容性受多種因素的影響,評價材料生物相容性應(yīng)從微觀至宏觀、從局部至整體進行體外和體內(nèi)綜合性評價,不能僅靠某一單項指標。文章通過研究分析口腔固定修復(fù)金屬材料的摩擦學性能、細胞相容性以及耐腐蝕性能,評價各種口腔金屬材料的生物相容性以及臨床應(yīng)用的安全性。1數(shù)據(jù)和方法1.1檢索詞為“口腔”文章以檢索數(shù)據(jù)庫的方法獲取。檢索時間范圍2007至2011年,檢索詞為“口腔;金屬材料;固定;修復(fù)”,選取實驗分析文獻14篇[17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30]。1.2材料的研究分析標準納入標準:(1)口腔固定修復(fù)材料摩擦性能研究分析的文獻。(2)口腔固定修復(fù)材料生物相容性研究分析的文獻。(3)口腔固定修復(fù)材料耐腐蝕性能研究分析的文獻。排除標準:(1)非原創(chuàng)性研究,如綜述及薈萃分析等。(2)非正式出版的文獻。1.3數(shù)據(jù)提取1.3.1關(guān)于口腔固定修復(fù)材料的生物兼容性的文獻1.3.2在口腔固定修復(fù)材料的摩擦學性能的研究文獻中1.3.3在牙科修復(fù)材料的耐腐蝕性研究中1.4分析指標(1)口腔固定修復(fù)材料的生物相容性研究分析。(2)口腔固定修復(fù)材料的摩擦學性能研究分析。(3)口腔固定修復(fù)材料的耐腐蝕性能研究分析。2材料的生物去除菌體生物建設(shè)能力研究2.1口腔固定修復(fù)材料的生物相容性研究分析2.1.1不同口腔固定修復(fù)材料的細胞相容性對比研究分析孟賀對5種不同口腔金屬材料的生物相容性進行了研究分析,比較研究的材料為銅合金、金合金、鈷鉻合金、銀鈀合金和鎳鉻合金。王學對新型硅藻土可切削陶瓷、鑄瓷、樹脂以及鈷鉻合金、鎳鉻合金材料的生物相容性進行了比較研究分析。劉婷對4種不同口腔金屬材料金鉑合金、純鈦、鈷鉻合金以及鎳鉻合金的生物相容性進行了研究分析。而韓東對6種不同口腔金屬材料的生物相容性進行了研究分析,比較研究的材料為金合金、鈷鉻合金、銀鈀合金、鎳鉻合金以及2號鋼和3號鋼,其中2號鋼主要成分為鎳金屬72.5%,鉻金屬15.46%,不含鈹金屬。3號鋼主要成分為鎳金屬70.5%,鉻金屬15.32%,含有鈹金屬1.52%。4組實驗研究的方法、結(jié)果和結(jié)論見表1。2.1.2口腔金屬材料膠原涂層殼聚糖鈦復(fù)合種植體、表面硅烷化改性純鈦以及碳化硅的生物相容性研究分析梁興宇、劉緒建和劉文偉分別對膠原涂層殼聚糖鈦復(fù)合種植體、表面硅烷化改性純鈦以及碳化硅的生物相容性進行了研究分析,具體實驗研究方法、結(jié)果和結(jié)論見表2。2.2口腔固定修復(fù)材料的摩擦學性能研究分析李彥對人牙釉質(zhì)、韌性材料黃銅和脆性材料陶瓷的耐摩擦性能進行了比較研究分析。胡欣對鈦鋯鈮錫合金與純鈦的耐摩擦性能進行了比較研究分析。張潔對金鈀合金、銀鈀合金、純鈦以及鎳鉻合金的耐摩擦性能進行了比較研究分析。夏熹對天然牙、純鈦、鈦合金以及硬質(zhì)鈷鉻合金的耐摩擦性能進行了比較研究分析,4組實驗研究的方法、結(jié)果和結(jié)論見表3。2.3口腔固定修復(fù)材料的耐腐蝕性能研究分析崔凌云對鎳鉻合金、鈷鉻合金和純鈦3種口腔金屬材料的耐腐蝕性能進行了比較研究分析。黨瑞杰對LRF鎳鉻烤瓷合金與普通鎳鉻烤瓷合金的耐腐蝕性能進行了比較研究分析。黎萍對鈷鉻合金經(jīng)過冷、熱不同處理后的耐腐蝕性能進行了比較研究分析。3組研究分析具體應(yīng)用的實驗方法、結(jié)果和結(jié)論見表4。3第四,鐵的特性及金屬對待口腔修復(fù)領(lǐng)域未形成材料組成、結(jié)構(gòu)及特性。根據(jù)對于第隨著口腔技術(shù)以及材料學的迅速發(fā)展,越來越多的金屬合金材料應(yīng)用于口腔固定修復(fù)。鈦金屬是目前口腔固定修復(fù)應(yīng)用最廣泛的生物材料,純鈦金屬質(zhì)輕,彈性模量低,硬度、極限抗拉強度、屈服強度和疲勞強度均高,并且能夠提供良好的生物相容性?？谇还潭ㄐ迯?fù)金屬材料在應(yīng)用前應(yīng)進行生物性能評價,其中包括:(1)生物安全性,對材料應(yīng)用于人體前的安全使用性能進行評估評價。(2)生物相容性,對口腔金屬材料應(yīng)用于人體后與機體之間發(fā)生相互作用,二者對相互作用的反應(yīng)能力能夠保持相對穩(wěn)定而不發(fā)生排斥反應(yīng)。(3)生物功能性,口腔金屬材料在人體環(huán)境中能夠發(fā)揮最大的生理活性功能?？谇恍迯?fù)常用金屬合金材料,合金的熔點要小于合金中單一純金屬的熔點,純金屬的熔點與凝固點溫度相同。合金開始熔化與最后完全熔化的溫度相差較大,在凝固時也是如此。合金的熔點是開始熔化的溫度,凝固點則是開始凝固的溫度。合金的熔點一般比凝固點低。此外合金的延性及展性一般比所組成的純金屬低,而韌性則增高,硬度也增高,純金屬和合金經(jīng)過熱處理后均可以改變原有的硬度。合金的導電性能和導熱性能也比所組成的純金屬低,尤其是導電性性能降低更明顯。由于合金材料的眾多特性而被廣泛應(yīng)用于口腔修復(fù)領(lǐng)域。鈦是一種新型金屬,純鈦的強度與普通鋼的強度接近,而高強度的鈦合金則超過了很多合金結(jié)構(gòu)鋼的強度,因此鈦合金的強度要遠大于其它金屬材料的強度。鈦合金對酸性腐蝕以及應(yīng)力腐蝕具有較強的抵抗性,對堿性溶液、氯化物等也具有優(yōu)良的抗腐蝕性能。除此之外,鈦及鈦合金能很好的恢復(fù)牙體形態(tài)和功能,外形美觀,色澤穩(wěn)定,表面光滑,耐磨損,耐腐蝕,是一種永久的修復(fù)體,適用于一切固定者。尤其是它的生物相容性好,相當于75%的金合金,但是鈦金屬不屬于貴金屬材料。鑒于純鈦及鈦合金具有較強的抗化學腐蝕性能,良好的生物相容性,質(zhì)量較輕,密度低,低彈性模量和高強度等優(yōu)異性能,現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于口腔修復(fù)領(lǐng)域?？谇恍迯?fù)材料主要的作用是代替天然牙行使咬合功能,因此材料的摩擦性能會直接影響修復(fù)材料的使用功能、修復(fù)效果和使用壽命。隨著口腔材料學的發(fā)展,越來越多性能優(yōu)良的口腔材料應(yīng)用于臨床,但不可避免地,各種材料在口腔復(fù)雜的環(huán)境中除發(fā)生自身磨損外,還造成甚至加速對天然牙的磨損。咀嚼過程就是修復(fù)材料和天然牙的磨損過程,因此耐磨性是選擇牙科材料的重要因素。貴金屬材料的耐磨損性能要優(yōu)于非貴金屬材料的耐磨損性能。金屬及其合金材料植入口腔后,其中的金屬離子會逐漸釋放到口腔中,使口腔中的金屬離子濃度逐漸升高,抑制細胞增殖分化以及細胞中某些蛋白和細胞因子的合成,甚至產(chǎn)生細胞毒性,誘導細胞凋亡。口腔中含有復(fù)雜的電解質(zhì)環(huán)境,不論是酸性溶液還是堿性溶液都會對金屬產(chǎn)生一定的腐蝕作用。貴金屬材料生物性能及化學穩(wěn)定性較好,表面形成鈍化膜,具有較強的耐腐蝕性能,非貴金屬耐腐蝕性能則相對較差。鈦金屬不屬于貴金屬材料,但是其表面會形成一層氧化鈦鈍化膜,具有較強的絕緣性和抗腐蝕性能。氧化鈦鈍化膜還具有催化作用,使組織液和蛋白等各種物質(zhì)易于接近并附著在氧化膜上。但是氧化鈦是一層較薄的鈍化膜,在咀嚼磨損中容易脫落,表層氧化膜脫落之后,又形成一層新的氧化膜,由于反復(fù)的摩擦磨損脫落,使鈦金屬材料產(chǎn)生損耗導致金屬離子析出。因此,在口腔修復(fù)應(yīng)用之前,一般將鈦金屬進行表面改性處理,使鈦金屬具有更好的耐摩擦性能。除了文章中介紹的口腔修復(fù)材料,目前應(yīng)用的口腔修復(fù)材料還有生物陶瓷如氧化硅等、