口腔修復(fù)固定金屬材料的生物學(xué)性能

口腔修復(fù)固定金屬材料的生物學(xué)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(wú)機(jī)鹽以外,還接觸蛋白質(zhì)、細(xì)胞、組織和器官等生命有機(jī)體,因此,口腔固定修復(fù)材料會(huì)對(duì)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(wú)毒,無(wú)害,具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能,化學(xué)活性較高,有適宜的力學(xué)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(xué)穩(wěn)定性好,韌性強(qiáng),延展性好,收縮小,抗腐蝕性強(qiáng),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(jiān)硬而富有彈性?；瘜W(xué)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(xué)性能穩(wěn)定,有一定的機(jī)械強(qiáng)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(jī)體對(duì)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(duì)人體不產(chǎn)生損害及不良反應(yīng),應(yīng)用前要進(jìn)行生物學(xué)評(píng)價(jià)。金屬材料應(yīng)用于口腔固定修復(fù)后會(huì)產(chǎn)生理化性能的改變,會(huì)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(duì)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(píng)價(jià)口腔固定修復(fù)材料生物相容性指標(biāo)之一。同時(shí),生物材料作用于口腔后影響細(xì)胞周期的循環(huán),使細(xì)胞的行為和功能發(fā)生改變。因此細(xì)胞周期的變化也是評(píng)價(jià)口腔固定修復(fù)材料的生物相容性指標(biāo)之一。20世紀(jì)90年代初,很多學(xué)者提出并確定冷熱對(duì)生物材料進(jìn)行分子水平生物相容性研究的設(shè)想。隨著分子生物學(xué)理論和技術(shù)的發(fā)展,大量先進(jìn)分子生物學(xué)檢測(cè)方法被應(yīng)用,從而使生物材料的評(píng)價(jià)向細(xì)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(xì)胞凋亡的可能機(jī)制及探討評(píng)價(jià)材料生物相容性方法的相關(guān)文章尚未見(jiàn)有報(bào)道。體外細(xì)胞培養(yǎng)是細(xì)胞水平檢測(cè)金屬材料生物相容性快速有效的方法,也是研究細(xì)胞周期必備的條件,體外細(xì)胞培養(yǎng)的研究條件易于控制,可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)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(píng)價(jià)生物材料對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)、代謝及增殖等方面的影響具有重要的意義。1982年美國(guó)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)將L929成纖維細(xì)胞推薦為細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)中的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞,也是目前細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用最廣泛的細(xì)胞。口腔內(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(wú)機(jī)鹽和一些有機(jī)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(shí)基本恒定的溫度有利于細(xì)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(dǎo)致金屬材料中金屬離子及其衍生物的析出,長(zhǎng)期與機(jī)體直接接觸后,將導(dǎo)致機(jī)體發(fā)生過(guò)敏、組織損害、腫瘤、細(xì)胞毒性等不良反應(yīng)。因此,評(píng)價(jià)口腔金屬固定修復(fù)材料生物相容性時(shí),耐腐蝕性能也是其中評(píng)價(jià)指標(biāo)之一?？谇唤饘俨牧系纳锵嗳菪栽u(píng)價(jià)除了耐摩擦性能、細(xì)胞相容性以及耐腐蝕性能,還包括其它如機(jī)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(píng)價(jià)材料生物相容性應(yīng)從微觀至宏觀、從局部至整體進(jìn)行體外和體內(nèi)綜合性評(píng)價(jià),不能僅靠某一單項(xiàng)指標(biāo)。文章通過(guò)研究分析口腔固定修復(fù)金屬材料的摩擦學(xué)性能、細(xì)胞相容性以及耐腐蝕性能,評(píng)價(jià)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(kù)的方法獲取。檢索時(shí)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(shí)驗(yàn)分析文獻(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)納入標(biāo)準(zhǔn):(1)口腔固定修復(fù)材料摩擦性能研究分析的文獻(xiàn)。(2)口腔固定修復(fù)材料生物相容性研究分析的文獻(xiàn)。(3)口腔固定修復(fù)材料耐腐蝕性能研究分析的文獻(xiàn)。排除標(biāo)準(zhǔn):(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(xiàn)。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(xiàn)1.3.2在口腔固定修復(fù)材料的摩擦學(xué)性能的研究文獻(xiàn)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(biāo)(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(xué)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(xì)胞相容性對(duì)比研究分析孟賀對(duì)5種不同口腔金屬材料的生物相容性進(jìn)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(xué)對(duì)新型硅藻土可切削陶瓷、鑄瓷、樹(shù)脂以及鈷鉻合金、鎳鉻合金材料的生物相容性進(jìn)行了比較研究分析。劉婷對(duì)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(jìn)行了研究分析。而韓東對(duì)6種不同口腔金屬材料的生物相容性進(jìn)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(hào)鋼和3號(hào)鋼,其中2號(hào)鋼主要成分為鎳金屬72.5%,鉻金屬15.46%,不含鈹金屬。3號(hào)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(shí)驗(yàn)研究的方法、結(jié)果和結(jié)論見(jiàn)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(duì)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(jìn)行了研究分析,具體實(shí)驗(yàn)研究方法、結(jié)果和結(jié)論見(jiàn)表2。2.2口腔固定修復(fù)材料的摩擦學(xué)性能研究分析李彥對(duì)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(jìn)行了比較研究分析。胡欣對(duì)鈦鋯鈮錫合金與純鈦的耐摩擦性能進(jìn)行了比較研究分析。張潔對(duì)金鈀合金、銀鈀合金、純鈦以及鎳鉻合金的耐摩擦性能進(jìn)行了比較研究分析。夏熹對(duì)天然牙、純鈦、鈦合金以及硬質(zhì)鈷鉻合金的耐摩擦性能進(jìn)行了比較研究分析,4組實(shí)驗(yàn)研究的方法、結(jié)果和結(jié)論見(jiàn)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(duì)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(jìn)行了比較研究分析。黨瑞杰對(duì)LRF鎳鉻烤瓷合金與普通鎳鉻烤瓷合金的耐腐蝕性能進(jìn)行了比較研究分析。黎萍對(duì)鈷鉻合金經(jīng)過(guò)冷、熱不同處理后的耐腐蝕性能進(jìn)行了比較研究分析。3組研究分析具體應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)方法、結(jié)果和結(jié)論見(jiàn)表4。3第四,鐵的特性及金屬對(duì)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(duì)于第隨著口腔技術(shù)以及材料學(xué)的迅速發(fā)展,越來(lái)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(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)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(jìn)行生物性能評(píng)價(jià),其中包括:(1)生物安全性,對(duì)材料應(yīng)用于人體前的安全使用性能進(jìn)行評(píng)估評(píng)價(jià)。(2)生物相容性,對(duì)口腔金屬材料應(yīng)用于人體后與機(jī)體之間發(fā)生相互作用,二者對(duì)相互作用的反應(yīng)能力能夠保持相對(duì)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(diǎn)要小于合金中單一純金屬的熔點(diǎn),純金屬的熔點(diǎn)與凝固點(diǎn)溫度相同。合金開(kāi)始熔化與最后完全熔化的溫度相差較大,在凝固時(shí)也是如此。合金的熔點(diǎn)是開(kāi)始熔化的溫度,凝固點(diǎn)則是開(kāi)始凝固的溫度。合金的熔點(diǎn)一般比凝固點(diǎn)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(guò)熱處理后均可以改變?cè)械挠捕?。合金的?dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能也比所組成的純金屬低,尤其是導(dǎo)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(qiáng)度與普通鋼的強(qiáng)度接近,而高強(qiáng)度的鈦合金則超過(guò)了很多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度,因此鈦合金的強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于其它金屬材料的強(qiáng)度。鈦合金對(duì)酸性腐蝕以及應(yīng)力腐蝕具有較強(qiáng)的抵抗性,對(duì)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(dāng)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(qiáng)的抗化學(xué)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(qiáng)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。口腔修復(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(huì)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(xué)的發(fā)展,越來(lái)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(duì)天然牙的磨損。咀嚼過(guò)程就是修復(fù)材料和天然牙的磨損過(guò)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(huì)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(xì)胞增殖分化以及細(xì)胞中某些蛋白和細(xì)胞因子的合成,甚至產(chǎn)生細(xì)胞毒性,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡?？谇恢泻袕?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(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生一定的腐蝕作用。貴金屬材料生物性能及化學(xué)穩(wěn)定性較好,表面形成鈍化膜,具有較強(qiáng)的耐腐蝕性能,非貴金屬耐腐蝕性能則相對(duì)較差。鈦金屬不屬于貴金屬材料,但是其表面會(huì)形成一層氧化鈦鈍化膜,具有較強(qiáng)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(dǎo)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(jìn)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、