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牙種植體材料的研究進(jìn)展牙種植體是指運(yùn)用人工材料制成的牙根,通過口腔內(nèi)黏骨膜上的切口將其植入到上頜骨或下顏骨內(nèi),用來替代天然牙根?,F(xiàn)在慣用的牙種植體材料有鈦、鈦合金和陶瓷等。一、牙種植體材料的基本規(guī)定與種類抱負(fù)的牙種植材料與其它顱頜面植入材料同樣,需要滿足下列幾個(gè)方面的規(guī)定:(一)基本規(guī)定1.生物相容性和力學(xué)相容性(1)生物相容性:牙種植體在植入牙槽骨后,材料既對(duì)機(jī)體的局部或全身不產(chǎn)生有害的作用,又能引發(fā)周邊組織產(chǎn)生生理性的反映(骨、結(jié)締組織和上皮)。(2)力學(xué)相容性:牙種植體材料的力學(xué)性能與植入?yún)^(qū)組織相近,即材料的強(qiáng)度、硬度、彈性模量、泊松比以及耐磨性能等能與周邊牙槽骨組織相匹配,材料對(duì)骨組織應(yīng)有較好的生物力學(xué)適應(yīng)性,不會(huì)在植入后由于植入材料力學(xué)性能與周邊生物組織的差別在受力時(shí)出現(xiàn)應(yīng)力集中或出現(xiàn)較大的應(yīng)力梯度而對(duì)周邊組織造成傷,造成種植失敗。2.化學(xué)穩(wěn)定性牙種植體材料在機(jī)體正常代謝環(huán)境中不發(fā)生腐蝕、變質(zhì)、變性和老化口腔組織對(duì)材料有較好的耐受性。生物活性和誘導(dǎo)再生牙種植體材料應(yīng)能與周邊組織直接發(fā)生化學(xué)性結(jié)合,并含有誘導(dǎo)組織再生的能力。1990年美國種植牙科學(xué)會(huì)將骨結(jié)合定義為:正常的改建骨和種植體直接接觸,光鏡下未見軟組織長入,能使種植體的負(fù)荷持續(xù)傳導(dǎo)并分散在骨組織中。4.功效性和實(shí)用性:牙種植體材料必須是X線阻射,外科操作不應(yīng)當(dāng)過于復(fù)雜,必要時(shí)支應(yīng)易于去除,容易消毒,并且價(jià)格合理。(二)種類牙種植體按其材料不同,大致上可分為五種類型:金屬與合金材料類、陶瓷材料類、碳素材料類、高分子材料類、復(fù)合材料類。下面重要介紹鈦及鈦合金和陶瓷類材料。1.鈦及鈦合金鈦及鈦合金是現(xiàn)在最慣用的材料。(1)鈦的化學(xué)與生物特性1957年,Downs博士首先在矯形外科領(lǐng)域中應(yīng)用鈦。很快,鈦被用于口腔種植體,并已成為牙種植體的首選材料。鈦含有很強(qiáng)的抗腐蝕性能,這重要是由于鈦形成氧化膜的速度相稱快,在富氧的狀況下,被破壞的氧化層也會(huì)立刻得到修補(bǔ)。據(jù)Branemark的理論,正是由于鈦表面結(jié)實(shí)的氧化層,使鈦含有了某些非金屬的特性。鈦-組織界面的結(jié)合是鈦表面氧化層與細(xì)胞和體液間所形成的化學(xué)性結(jié)合。此種結(jié)合使鈦種植體與骨組織之間沒有任何纖維結(jié)締組織間隔,這是一種骨性結(jié)合,這種骨性結(jié)合是種植修復(fù)成功的基礎(chǔ)。由于起保護(hù)作用的氧化層的存在,鈦離子的溶出很微弱,因此,鈦含有良好的生物相容性。然而,也有研究證明鈦離子可存在于種植體周邊的骨質(zhì)中、黏膜內(nèi)和局部淋巴結(jié)內(nèi),同樣也出現(xiàn)在某些器官中,例如肝臟、腎和脾等。鈦種植體的力學(xué)特性:鈦含有許多其它金屬不含有的優(yōu)良特性,特別是鈦的彈性模量和拉伸強(qiáng)度較低,對(duì)震動(dòng)的減幅力大,與頜骨部位皮質(zhì)骨的有關(guān)力學(xué)性能參數(shù)相近。其拉伸強(qiáng)度約為頜骨部位皮質(zhì)骨的10~15倍,完全能夠滿足牙種植體的設(shè)計(jì)強(qiáng)度規(guī)定。疲勞強(qiáng)度比拉伸強(qiáng)度小50%,彈性模量比皮質(zhì)骨大6~7倍。在設(shè)計(jì)中,這種特性對(duì)實(shí)現(xiàn)機(jī)械應(yīng)力的轉(zhuǎn)移和分布非常重要。2.陶瓷類材料現(xiàn)在,陶瓷材料制成的牙種植體已經(jīng)應(yīng)用于臨床,如單晶或多晶氧化鋁陶瓷、羥基磷灰石陶瓷及生物玻璃陶瓷制成的牙種植體等。由于陶瓷材料含有脆性大、機(jī)械強(qiáng)度差等缺點(diǎn),現(xiàn)在多采用將陶瓷材料與金屬核(或鈦合金)結(jié)合,采用燒結(jié)、噴涂等方式制成陶瓷涂層金屬復(fù)合種植體。生物陶瓷材料的構(gòu)造與骨組織相似,含有良好的生物相容性、多數(shù)含有引導(dǎo)成骨的作用,可使種植體與骨組織產(chǎn)生骨性界面結(jié)合。通過涂層加工后,種植體表面形成孔隙,能夠增進(jìn)骨組織長入孔隙內(nèi),增強(qiáng)骨結(jié)合。但是,金屬與陶瓷的結(jié)合性能現(xiàn)在還不夠抱負(fù),仍需要進(jìn)一步研究。二、鈦與鈦合金種植體表面性狀及其與骨結(jié)合的關(guān)系(一)骨結(jié)合理論骨結(jié)合(ossecointegration)是指異體材料植入骨組織后不引發(fā)臨床癥狀,并在施加功效性負(fù)荷后能夠維持其穩(wěn)定的現(xiàn)象。1952年,瑞典GutenBoker大學(xué)Branemark專家研究微血管流時(shí),為了觀察骨愈合過程,在實(shí)驗(yàn)用兔子的脛骨內(nèi)放入用鈦金屬包繞的觀察儀,幾個(gè)月的實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,發(fā)現(xiàn)鈦金屬和周邊骨已形成緊密結(jié)合,并把此結(jié)合稱為骨結(jié)合。通過一系列研究,1977年他正式提出骨結(jié)合理論,奠定了當(dāng)代種植學(xué)的基礎(chǔ)。組織學(xué)上認(rèn)為骨結(jié)合使種植用鈦金屬和周邊骨組織之間沒有軟組織介入而直接接觸。(二)影響骨結(jié)合的因素及種植體表面解決的目的1.影響骨結(jié)合的因素骨-種植體的骨結(jié)合是代謝活躍的骨組織和含有生物相容性的人工種植材料之間的結(jié)合,這種結(jié)合是種植修復(fù)成功的基礎(chǔ)。影響骨結(jié)合的因素重要涉及材料的生物相容性、牙種植體表面的形貌特性、宿主因素(如患者的本身?xiàng)l件和可用骨量等)以及醫(yī)源性因素(如手術(shù)損傷和負(fù)重時(shí)機(jī)等)等,其中種植體表面的形貌特性對(duì)骨結(jié)合起著至關(guān)重要的作用。2.表面解決的目的牙種植體的表面解決是指通過機(jī)械或化學(xué)辦法使種植體表面由光滑變得粗糙。所謂表面粗糙度是指物體表面含有的較小間距和微小峰谷不平度,該兩波峰或兩波谷之間的距離(波距)很小(1mm下列),普通用肉眼難以區(qū)別,屬于微觀幾何形狀誤差。為了使骨結(jié)合更早、更快、更多的產(chǎn)生,增進(jìn)種植體的穩(wěn)定性,縮短修復(fù)時(shí)間,需要對(duì)種植體表面進(jìn)行解決,以變化種植體表面的微觀形貌特性。通過表面解決后,種植體表面變得疏松、粗糙化含有更強(qiáng)的化學(xué)活性,擁有更大的與骨組織接觸面積,減少纖維包裹的生,有效地提高種植體-骨界面的生物機(jī)械性能和生物活性,更有助于成骨細(xì)胞的黏附、增殖增進(jìn)成骨細(xì)胞向成熟的表型分化,增進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的形成以及礦化,使材料表面含有更加好的生物黏附力、表面張力、表面親水性、骨組織親和力和適宜的電勢(shì)能等諸多性能,最后進(jìn)一步增進(jìn)骨形成。(三)鈦種植體表面解決辦法1.表面加成法運(yùn)用等離子噴涂技術(shù),將材料增加到種植體表面的辦法,稱為表面加成法。等離子噴涂是運(yùn)用等離子槍產(chǎn)生直流電弧將材料加熱熔融后高速噴射到金屬表面而形成涂層。下面重要介紹鈦漿涂層(titaniumplasmasprayed,TPs)和羥基磷灰石涂層(hydroxyapatitesprayed,HAp)兩種表面解決辦法。(1)鈦漿涂層表面解決:TPS解決辦法也稱為鈦漿噴涂或鈦漿等離子噴涂涂層。它是以15000℃左右的高溫氣體、600m/s的速度,將部分熔融狀態(tài)下直徑0.05~0.1mm的鈦漿噴射到種植體表面,在融合固化后形成0.04-0.05mm厚度的鈦漿噴涂層。即在高溫下,將熔融狀態(tài)的鈦金屬液滴快速噴射于種植體表面并附著其上,形成疏松粗糙的表面。在電鏡下,該涂層呈圓形或不規(guī)則的微孔,并互相貫穿。1)優(yōu)點(diǎn):TPS解決后,相比光滑表面,種植體表面積能夠增加6倍,負(fù)重能力提高25%-30%,疏松粗糙的表面構(gòu)造在三維空間上互相聯(lián)系,增強(qiáng)骨的黏附性和骨結(jié)合能力,有助于增進(jìn)骨生成,使種植體能更快地獲得早期穩(wěn)定性,從而能夠適宜減少種植體的長度。2)缺點(diǎn):TPS表面有時(shí)會(huì)出現(xiàn)粗糙度不均勻的現(xiàn)象,具體體現(xiàn)在有的部位過于粗糙,有的部位仍是光滑面,由此對(duì)種植體-骨結(jié)合和初始穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生一定的影響。另外,制作涂層時(shí)過高溫度所產(chǎn)生的應(yīng)力反映有可能造成涂層開裂和剝脫。在種植體植入過程中也會(huì)出現(xiàn)因凈擦而產(chǎn)生金屬顆粒脫落現(xiàn)象。(2)羥基磷灰石涂層表面解決:HAp屬于生物活性陶瓷類材料,其表面存在輕度的生理溶解性,與組織細(xì)胞膜表層的多糖、糖蛋白等可通過氫鍵相結(jié)合,并能與骨組織形成骨性結(jié)合。HAp與骨的結(jié)合能力要優(yōu)于其它種植體材料表面與骨的結(jié)合能力。HAp結(jié)晶微粒在導(dǎo)人超高溫的等離子火焰后熔融霧化,并以高速均勻的氣流噴涂在鈦金屬種植體表面,冷卻后,HAp顆粒與鈦金屬表面粘接,形成涂層。涂層厚度從50μm到幾毫米。涂層與種植體表面的粘接強(qiáng)度可達(dá)成10-20MPa,為了增強(qiáng)涂層的固位力,能夠通過噴砂將金屬種植體表面作粗化解決。1)優(yōu)點(diǎn):HAp涂層有助于維持種植體-羥基磷灰石-骨之間的機(jī)械和化學(xué)性結(jié)合的穩(wěn)定性,增進(jìn)早期骨形成。HAp涂層表面解決可將HAp骨誘導(dǎo)性與鈦金屬良好的機(jī)械性能相結(jié)合、揚(yáng)長避短,克服HAp材料本身機(jī)械性能局限性的缺點(diǎn),發(fā)揮其增進(jìn)骨形成的特性,有效提高種植體早期負(fù)重能力。2)缺點(diǎn)::①涂層有孔隙,界面處存在殘存應(yīng)力;②高溫下HAp比較容易降解;③由于HAp與鈦的熱膨脹系數(shù)相差較大,因此,當(dāng)材料由高溫至室溫的冷卻過程中,涂層內(nèi)產(chǎn)生的力易造成涂層剝脫或斷裂等現(xiàn)象;④涂層與種植體之間粘接強(qiáng)度局限性而造成涂層脫落和顆粒釋放。上述這些因素都可能會(huì)對(duì)骨結(jié)合產(chǎn)生不利的影響。2.表面減去法表面減去法是指通過一定辦法對(duì)種植體表面進(jìn)行刻蝕,使其表面形成凹陷、產(chǎn)生粗糙的種植體表面。下面重要介紹噴砂和酸蝕(sandblastedandacid-etching,SLA)以及可吸取性研磨介質(zhì)(resorbableblastmedia,RBM)兩種表面解決辦法。(1)噴砂和酸蝕解決:SLA解決是指在特定的壓力和時(shí)間控制下,通過一種噴嘴在高速氣流下將噴砂材料微粒噴射撞擊種植體表面,使其產(chǎn)生凹陷,然后,運(yùn)用酸性溶液(如鹽酸、硫酸或氫氟酸和硝酸按一定比例混合)對(duì)純鈦表面進(jìn)行蝕刻清洗,產(chǎn)生大量直徑0.5-2μm的微型坑洞,形成特定的不規(guī)則粗糙表面。1)噴砂材料的選擇:表面噴砂解決的材料重要有金屬材料和陶瓷材料兩大類。噴砂材料必須化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、物相容性好且不妨礙骨結(jié)合的進(jìn)程?,F(xiàn)在慣用的有氧化鋁、氧化鈦和磷酸鈣顆粒等。在噴砂解決過程中,噴砂材料的顆粒直徑是一種重要因素,直徑越大越容易造成產(chǎn)生較大的離子離散和種植體表面的過分粗糙。另外,噴砂后顆粒殘留也會(huì)對(duì)骨結(jié)合產(chǎn)生不利影響。為了避免鋁、鈦等離子或顆粒殘留在種植體表面,克制正常的骨礦化過程,可選用可吸取陶瓷作為噴砂材料,如HAp和磷酸鈣陶瓷等。這些材料含有較好的生物相容性,并有一定的成骨作用,即使有少量顆粒殘留在種植體表面,最后這些顆粒也會(huì)被吸取和分解,不至于產(chǎn)生任何負(fù)面作用。2)酸蝕的作用:噴砂后酸蝕①可減少化和消除噴砂材料對(duì)鈦種植體表面的污染,使噴砂形成的較大的粗糙表面變得更加細(xì)微而不規(guī)則,以增加種植體表面積、增強(qiáng)骨與種植體的機(jī)械黏合性;②能減少種植體在植入時(shí)的機(jī)械阻力;③使種植體粗糙表面的砂坑深度增加,成骨細(xì)胞的黏附增強(qiáng),能達(dá)成類似于細(xì)胞性偽足的效果,有助于成骨細(xì)胞附著;④所產(chǎn)生的細(xì)微而不規(guī)則的粗糙表面更能刺激種植體周邊有成骨能力的細(xì)胞增殖和分裂,產(chǎn)生更多的化學(xué)介質(zhì)和生長因子。3)優(yōu)點(diǎn):與光滑的牙種植體表面相比,SLA解決后能有效增強(qiáng)種植體抗扭矩的性能,明顯提高種植體的骨結(jié)合能力,使種植體的負(fù)重時(shí)間提前至植入后第6周。4)缺點(diǎn):噴砂在增加種植體表面粗糙度的同時(shí),也可能帶來某些負(fù)面的影響,例如噴砂材料中的某些金屬離子對(duì)種植體鈦表面的殘留污染、噴砂造成種植體表面的非均勻性粗糙面和種植體表面金屬材料的損失等。(2)可吸取性研磨介質(zhì)表面解決:RBM解決法是在特定壓力和時(shí)間控制下通過高速氣流將可吸取性研磨材料噴射在鈦種植體表面,使其產(chǎn)生不規(guī)則凹陷,形成粗糙表面。其基本原理和SLA相似,但不進(jìn)行酸蝕解決。解決后在鈦種植體表面形成2.5~4μm的不規(guī)則的細(xì)小微孔,微孔互相連接貫穿形成網(wǎng)狀粗糙面,使骨組織-種植體界面的表面積擴(kuò)大多達(dá)250%以上。1)可吸取性研磨介質(zhì)的選擇:現(xiàn)在慣用的可吸取性研磨介質(zhì)重要為磷酸鈣陶瓷,顆粒尺寸約為180μm×425μm。該材料構(gòu)造疏松、很容易被去除,解決完畢后種植體表面十分清潔。磷酸鈣顆粒含有良好的生物相容性,可被骨組織吸取,即使有少量顆粒遺留在種植體表面微孔中,種植體植入后也不會(huì)影響種植體-骨界面的愈合,骨組織無任何不良反映。2)優(yōu)點(diǎn):RBM表面解決后:①表面積擴(kuò)大,表面粗糙清潔,增強(qiáng)種植體-骨結(jié)合,更有助于應(yīng)力均勻分布;②周邊骨組織可直接沉積在種植體表面;③可避免上述酸蝕造成的鈦及被鈦合金晶體的邊沿降解和酸蝕劑殘留于種植體表面可能對(duì)骨種植體界面造成的負(fù)面影響;④對(duì)骨組織較疏松的患者,能夠增強(qiáng)種植體早期穩(wěn)定性,加緊種植體愈合過程。3)缺點(diǎn):由于RBM噴射的力度及解決后的粗糙度較難以控制,可能造成表面孔隙的深淺、大小不均勻,并較難以在表面制造出三維孔洞等。3.電化學(xué)氧化(涂層)表面解決電化學(xué)氧化(electrochemicaloxidation)表面解決辦法是以酸性溶液為電解質(zhì),通過電解作用和氧化作用變化鈦表面的形態(tài)、成分和晶體構(gòu)造使種植體表面變得粗糙,并形成600~1000m度的氧化膜層,富含羥基,增進(jìn)骨結(jié)合早日形成。電化學(xué)解決可增強(qiáng)鈦種植體表面的生物相容性,提高臨床成功率?,F(xiàn)在,電化學(xué)氧化解決的具體辦法有:陽極氧化(anodicoxidation,AO)和微弧氧化(micro-arc-oxidation,mAO)兩種辦法。(1)陽極氧化法:AO是一種傳統(tǒng)的金屬表面解決辦法。該辦法是以鈦?zhàn)鳛殛枠O,硝酸鈉甲醇溶液為電解液,通過調(diào)節(jié)電解液的成分和陽極氧化的電參數(shù),控制氧化解決的溫度(<800℃)和時(shí)間(<2小時(shí)),獲得不同厚度和不同Ti/O比例的氧化層。它在鈦金屬表面形成不同粗糙程度、不同化學(xué)成分及多孔的氧化膜層。形成的二氧化鈦膜厚度普通為幾百納米至幾微米。形成的氧化膜含有與種植體體結(jié)合力好、抗磨損能力強(qiáng)等特點(diǎn)能夠大大提高種體-骨界面的結(jié)合強(qiáng)度和骨結(jié)合率,增進(jìn)種植體的早期穩(wěn)定性?,F(xiàn)在,AO解決的種植體的長久穩(wěn)定性尚有待進(jìn)一步研究。(2)微弧氧化法:MAO又稱等離子電化學(xué)沉積法,是一種在金屬表面原位生成陶瓷氧化膜的新技術(shù)。它是將鋁、鎂、鈦等金屬或其合金置于電解液中,運(yùn)用電化學(xué)辦法在材料表面產(chǎn)生火花放電,通過熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)的共同作用,生成陶瓷氧化膜。MAO與AO技術(shù)的最大區(qū)別在于它使用較高的工作電壓,陽極電位由幾十伏升高到幾百伏,氧化電流也有所增大。運(yùn)用等離子體高溫高壓區(qū)瞬間的燒結(jié)作用,使無定形氧化物變成晶態(tài)相,即陶瓷相。MAO形成的氧化膜層比AO所形成的氧化膜更含有特殊的理化性能。MAO作為一種比較新穎的鈦種植體表面解決技術(shù),突破其它技術(shù)的許多束縛,有較好的應(yīng)用前景,但其機(jī)制有待于進(jìn)一步進(jìn)一步研究。1)優(yōu)點(diǎn):相比AO技術(shù),MAO解決只需3~5分鐘大大節(jié)省時(shí)間及成本;所形成的鈦基微弧氧化薄膜層更能明顯增進(jìn)成骨細(xì)胞附著,更加含有良好的生物相容性。2)缺點(diǎn):MAO解決機(jī)制比較復(fù)雜,影響因素較多且有時(shí)不容易控制,例如電解質(zhì)成分、濃度以及電壓的大小等;MAO表面層耐污性較差,微弧氧化膜摩擦系數(shù)高,因此,其應(yīng)用受到一定限制。4.表面轟擊法表面轟擊(surfaceablation)法是一種直接轟擊種植體表面使其粗糙化,如激光轟擊(laserablation)、電子束技術(shù)(electronbeamtechnology,EBT)和離子注入(ionimplantation)等。(1)激光轟擊:激光技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于多個(gè)金屬表面的解決,例如激光表面淬火、激光熔覆、激光表面合金化等。激光含有解決精確效率高、可控性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。在一定條件下,運(yùn)用激光轟擊技術(shù)可在種植體表面轟擊出所需直徑大小的均勻孔隙,經(jīng)解決的種植體表面形貌及理化性質(zhì)與激光轟擊的能量、脈沖角度及波長等親密有關(guān)。該辦法對(duì)種植體表面沒有任何污染,不會(huì)在種植體表面生成雜質(zhì)。激光轟擊解決有望成為一種很有前景的表面解決辦法。其對(duì)種植體表面改性、生物力學(xué)效應(yīng)等研究已成為種植體研究的熱點(diǎn)之一。(2)電子束解決:EBT是一種非接觸加工的高能束流加工技術(shù),含有能量密度極高、熱效率高、精密易控等特點(diǎn),已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。電子束能夠在鈦表面打孔,打孔速度達(dá)每秒幾個(gè)到3000個(gè),與激光打孔相似。種植體經(jīng)電子束表面熔化熱解決后,表面金恢復(fù)屬組織的化學(xué)元素重新分派,某些添加元素被引入到熔化區(qū),形成很薄的新合金層,使金屬獲得良好的耐磨、耐腐或耐熱等性能。近年來,運(yùn)用EBT解決改善鈦種植體表面性質(zhì)已獲得的研初步的效果。但如何獲得更加好的成果尚有待進(jìn)一步進(jìn)一步研究。(3)離子注入:從氣體、汽化物或?yàn)R射的表面產(chǎn)生離子化原子,在真空中提取這些原子更強(qiáng)并將其向著要解決的材料表面加速,離子照射(注入)固體材料,在被注入?yún)^(qū)域形成一種含有特殊性質(zhì)的表面層(注入層)。慣用的分別有氮離子注入、鈣離子注入和銥離子注入等。近年來,采用離子注入法來改善或提高醫(yī)用鈦種植體表面的物理、化學(xué)以及機(jī)械性能、增加其耐磨性和耐腐蝕性、減少金屬離子釋放、增進(jìn)骨結(jié)合,已獲得一定效果。但是,該辦法成面本較高,所形成的膜相對(duì)比較薄,離子注入的深度不夠極少超出0.5μm,這是現(xiàn)在該技術(shù)存在的一種缺點(diǎn)。(四)牙種植體表面解決的發(fā)展趨勢(shì)種植體表面解決的研究發(fā)展非??焖佟T缙诘姆N植體表面解決重要采用機(jī)械解決辦法,例如噴砂和HAp涂層解決等。隨即采用化學(xué)解決辦法,例如SLA以及MAO等,明顯提高骨結(jié)合的效率。近年來,人們開始采用生物解決辦法,例如通過分子自組裝、激光蝕刻、納米級(jí)HAp粉涂層等當(dāng)代納米表面解決技術(shù),精確控制粗糙化表面的納米級(jí)微觀形態(tài),以影響骨結(jié)合的過程。納米表面含有良好的親水性,有助于蛋白質(zhì)/細(xì)胞黏附、增生和分化,可改善鈦種植體的骨結(jié)合。另外,尚有采用骨形成蛋白復(fù)合等,使種植體表面含有骨誘導(dǎo)能力,通過黏附或釋放細(xì)胞因子或細(xì)胞生長因子以獲得所盼望的細(xì)胞和組織反映,或使用某些簡(jiǎn)樸的緩釋系統(tǒng),將骨形成蛋白質(zhì)應(yīng)用于種植體表面,增加骨形成,增進(jìn)種植體周邊骨愈合,縮短種植體骨結(jié)合的時(shí)間。盡管種植體表面解決辦法已經(jīng)達(dá)成幾十種,有的已經(jīng)被用于臨床,但迄今為止,仍沒有一種十分抱負(fù)的表面解決辦法。就種植修復(fù)的長久成功率而言,現(xiàn)在的研究數(shù)據(jù)表明:不同表面解決的種植體之間并不存在明顯性差別。然而,在種植體種植后的穩(wěn)定性、骨結(jié)合過程中的成骨能力、負(fù)電能力和抗扭力能力等方面卻已經(jīng)顯示出明顯的差別。例如,有學(xué)者運(yùn)用激光在一定范疇的能量、脈沖及波長下,對(duì)鈦種植體表面轟擊解決,可形成均勻的火山狀凹坑,并增加表面粗糙度,植入兔脛骨后發(fā)現(xiàn),與光滑面相比,明顯增加扭力及種植體-骨接觸面積。又如,Branemark種植體系統(tǒng)(Nobel)經(jīng)陽極氧化解決后推出的Tiunite(鈦易耐)系統(tǒng),其表面形成直徑1~2μm、高2~5μum的類似火山口樣均勻微孔,由此增加種植體表面氧化膜的厚度。并經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明這種表面形態(tài)能夠明顯提高種植體-骨界面的結(jié)合強(qiáng)度和骨結(jié)合率,增進(jìn)種植體的早期穩(wěn)定性。但其長久穩(wěn)定性尚有待進(jìn)一步研究。種植體表面解決技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)將是多個(gè)表面解決辦法的互相結(jié)合和優(yōu)化,取長補(bǔ)短,綜合多個(gè)辦法的技術(shù)特點(diǎn),向綜合性表面解決的方向發(fā)展?,F(xiàn)在,已有越來越多的表面解決辦法在被引入種植體表面解決中,但愿通過不停的研究和主動(dòng)探索,不停改善或優(yōu)化表面粗糙解決技術(shù),使種植體表面含有更加好的生物活性,盡早實(shí)現(xiàn)良好的種植體骨結(jié)合,進(jìn)一步提高種植修復(fù)的長久穩(wěn)定性。三、牙種植體的研究熱點(diǎn)自20世紀(jì)鈦種植體被廣泛應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以來,骨結(jié)合理論已經(jīng)被國內(nèi)外學(xué)者廣泛接受。隨著種植學(xué)的發(fā)展,對(duì)牙種植體有關(guān)問題的研究也日趨進(jìn)一步。即使鈦以及鈦合金含有抱負(fù)的生物相容性和生物理化性能,但它們與骨接觸形成骨結(jié)合的時(shí)間比較長,不利于早期愈合以及功效恢復(fù)。因此,近年來眾多學(xué)者試圖通過不同的種植體表面解決技術(shù)來增進(jìn)種植體與骨的結(jié)合以縮短愈合時(shí)間。種植體的表面解決以及不同表面解決對(duì)骨結(jié)合的影響仍然是現(xiàn)在牙種植領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。如何能夠使種植體的表面積更大、使種植體-骨組織界面結(jié)合更快、更多、更強(qiáng)、快速獲得二期穩(wěn)定性,并確保長久穩(wěn)定、含有長久的生物安全性,這是將來面臨的挑戰(zhàn)。(一)增加表面粗糙度的研究大量的研究證明,表面粗糙化解決能擴(kuò)大骨-種植體接觸面積,提高生物活性,增加骨結(jié)合的面積和表面張力,對(duì)成骨細(xì)胞的吸附、成骨細(xì)胞或軟骨細(xì)胞的分化和擴(kuò)增、有關(guān)的基因體現(xiàn)、骨基質(zhì)的分泌和礦化等均產(chǎn)生主動(dòng)的影響。有報(bào)道發(fā)現(xiàn),酸蝕后的表面比機(jī)械解決的表面,其種植體的骨結(jié)合比例更高。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明:抱負(fù)的表面粗糙形態(tài)能夠增加種植體植入早期的骨結(jié)合。然而,過分粗糙反而會(huì)不恰本地增加種植體的表面面積,減少其抗腐蝕性,造成離子過分析出。有學(xué)者認(rèn)為:種植體的平均表面粗糙度大概為15m時(shí)能夠增強(qiáng)機(jī)械鎖結(jié)和骨形成的能力,光滑表面的骨結(jié)合程度差?,F(xiàn)在有關(guān)粗糙表面對(duì)骨結(jié)合影響的研究尚未獲得滿意成果。其因素首先是影響骨結(jié)合的因素太多,另首先是僅僅用粗糙度來作為參數(shù)可能還無法真正揭示骨結(jié)合界面對(duì)粗糙化的規(guī)定,還需要有大量的研究去真正解釋骨結(jié)合的內(nèi)在規(guī)律?,F(xiàn)在對(duì)于哪種粗糙度的種植體能夠產(chǎn)生最快、最強(qiáng)最早的骨結(jié)合尚沒有統(tǒng)一的結(jié)論。故有學(xué)者以此為目的,將成骨細(xì)胞接種到不同粗糙度的鈦盤表面,體外觀察細(xì)胞的生長、增殖以及堿性磷酸酶的分泌狀況。成果顯示:粗糙的種植體表面比光滑表面更加有助于成骨細(xì)胞的生長增殖,黏附以及體現(xiàn),粗糙度為1~2.4μm時(shí)細(xì)胞增殖和體現(xiàn)最為明顯。(二)納米表面解決技術(shù)研究采用當(dāng)代納米表面解決技術(shù)、對(duì)種植體表面進(jìn)行納米改性是近年來的研究熱點(diǎn)之一。通過分子自組裝、納米級(jí)HAp粉涂層等途徑,有望能夠更有效、更精確地控制所形成粗糙化表面的納米級(jí)微觀形態(tài)。已有文獻(xiàn)報(bào)道:與普通陶瓷相比,納米陶瓷能增加成骨細(xì)胞的黏附,減少成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞的黏附,避免纖維-骨性結(jié)合的發(fā)生。另有學(xué)者發(fā)現(xiàn):成骨細(xì)胞在納米碳纖維上其功效明顯增強(qiáng),認(rèn)為納米碳纖維能增加材料表面與周邊組織的結(jié)合能力,增進(jìn)骨結(jié)合。另外,采用分子自組裝技術(shù)、納米生物模擬技術(shù)、納米顆粒沉積法等慣用手段也能變化種植體表面性狀,使其形成良好的親水性表面,增加材料表面的細(xì)胞黏附能力,從而改善鈦種植體的骨結(jié)合。(三)生物活性涂層研究生物活性涂層材料能改善骨結(jié)合,提高種植體-骨的接觸率和種植體-骨界面的結(jié)合強(qiáng)度,加速種植體骨結(jié)合過程,縮短種植修復(fù)的愈合期。但是,涂層效果受到諸多因素的影響。涂層原料的成分、涂層時(shí)的溫度、噴槍與基底材料之間的距離、噴涂環(huán)境和涂料的沉降率都會(huì)影響涂層效果。普通認(rèn)為5μm涂層厚度比較抱負(fù)。隨著種植體表面與骨結(jié)合研究的不停進(jìn)一步,種植體表面解決方式也更加多樣化,對(duì)HAp層和TPS涂層這兩種常見表面解決方式的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)這兩種辦法并非十分完美。TPS解決可使種植體表面與骨接觸面積明顯增加,加強(qiáng)種植體與骨結(jié)合,并減少種植體-骨界面的應(yīng)力,使其應(yīng)力分散。但是其骨接觸率卻不大于HAp等離子噴涂種植體。已有研究證明:HAp涂層能激活成骨細(xì)胞的增殖和體現(xiàn),使種植體和骨直接接觸,從而提高種植體早期骨性結(jié)合速度、結(jié)合率和結(jié)合密度。在對(duì)772顆HAp涂層種植體的臨床研究中發(fā)現(xiàn),5年成功率達(dá)成95%。但是,與鈦種植體以及天然牙相比較,HAp涂層由于表面粗糙和其親水性,易于細(xì)菌定居和菌斑生長,可增加種植體周邊炎的發(fā)生率。因此,近年來人們逐步轉(zhuǎn)向于采用多孔低結(jié)晶度的HAp或可吸取的磷酸鈣涂層,這些涂層一定時(shí)間后可在體內(nèi)溶解,為骨的引導(dǎo)生成提供良好環(huán)境。然而,低結(jié)晶度可吸取涂層對(duì)種植體表面骨結(jié)合形成并不十分有利,由于涂層與否含有可降解性與骨結(jié)合率親密有關(guān)。鈦種植體表面解決已經(jīng)成為提高種植體成功率的重要途徑,其研究已經(jīng)受到廣泛關(guān)注。另外,人們除了研究表面的粗糙解決以外還研究離子注入、堿熱解決、有機(jī)涂層、有機(jī)-無聚機(jī)復(fù)合涂層、藥品/蛋白質(zhì)/核酸表面涂層、表面活化解決、生物化學(xué)改性、表面鈍化解決等辦法對(duì)表面進(jìn)行改性解決用來提高種植體的生物相容性,提高種植體表面與骨結(jié)合的能力。現(xiàn)在,有許多個(gè)植體表面改性的研究尚在研究探索階段。(四)表面生物化改性研究鈦及其合金作為生物惰性材料植入體內(nèi),并不能與骨組織形成化學(xué)結(jié)合,其早期穩(wěn)定性及長久成功率仍有待提高。因此,為了提高其生物活性,縮短種植愈合期,有必要對(duì)種植體表面性質(zhì)進(jìn)行改良。因此,種植體表面生物化改性的研究就成為口腔種植學(xué)科最為引人注目的領(lǐng)域之一。HAp涂層、等離子噴涂、磁控濺射法等表面解決辦法都屬于物理化學(xué)法,是通過改善金屬基體表面物理化學(xué)特性來提高材料的生物相容性和對(duì)活體細(xì)胞的生長誘導(dǎo)性,屬于間接的表面改性辦法。用生物化學(xué)技術(shù)提高種植體表面活性的辦法是將大分子蛋白質(zhì)或酶等有機(jī)高分子物質(zhì),以化學(xué)鍵的形式連接到通過特殊解決的種植體表面,使其含有更優(yōu)良的生物活性,并能夠增進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖活性,它屬于直接的表面改性辦法。近年來,種植體表面生物化改性研究,重要是運(yùn)用細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)辦法將蛋白質(zhì)、細(xì)胞生長因子、酶及多肽等有生物活性的分子固定于材料表面,通過表面修飾構(gòu)建新的生物材料,引發(fā)所需的特異生物反映,克制非特異的反映。牙種植體常見的愈合方式有兩種:直接骨結(jié)合和間接纖維骨性結(jié)合種植體表面與周邊骨組織直接接觸,能將咀嚼壓力均勻分布到周邊骨組織,確保種植體長久穩(wěn)定,這是現(xiàn)在牙種植體成功的重要標(biāo)志。然而,與天然牙相比,這種骨結(jié)合界面屬于剛性結(jié)合,牙齦附著比較脆弱,缺少天然牙齒牙周膜構(gòu)造的附著,因此不利于緩沖分散應(yīng)力并易造成應(yīng)力集中,出現(xiàn)骨吸取,最后引發(fā)種植修復(fù)失敗。因此,如何采用生物改性的辦法,使種植體周邊形成類似于天然牙周膜樣的構(gòu)造是種植學(xué)研究的重要課題之一?,F(xiàn)在該部分研究仍處在初級(jí)階段段。參考文獻(xiàn)1.龔泰芳,方彩云,陳文.海藻酸鹽的理化特性
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