表面纳米结构的牙种植体及其制备方法转让专利
申请号 : CN200910055612.X
文献号 : CN101653384B
文献日 : 2012-02-15
发明人 : 赵常利 , 张小农
申请人 : 上海交通大学
摘要 :
一种牙科医疗技术领域的表面纳米结构的牙种植体及其制备方法，所述的牙种植体为圆柱形结构，其表面晶粒尺度为1nm～500nm，且具有均匀分布的微米级孔洞结构。本发明制备所得的牙种植体具有很好的骨组织相容性，可以更快诱导骨沉积和骨长入，提高了种植体与骨组织的结合率，并且增强了牙种植体与骨组织的结合强度，从而提高牙种植体长期临床稳定性和成功率。
权利要求 :
1.一种表面纳米结构的牙种植体的制备方法，所述的牙种植体为圆柱形结构，其表面晶粒尺度为1nm～500nm，且具有均匀分布的微米级孔洞结构，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：第一步、将圆柱形牙种植体预制体在表面纳米处理机上进行处理，获得不同尺度的表面纳米结构；
第二步、对带有表面纳米结构的牙种植体进行酸处理，使表面纳米结构上形成分布均匀的微米级孔洞。
说明书 :
表面纳米结构的牙种植体及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及的是一种牙科医疗技术领域的产品及其制备方法，具体是一种表面纳米结构的牙种植体及其制备方法。
背景技术
[0002] 种植牙能减少基托或免除基托，给患者带来舒适和美观，并能最大程度地恢复咀嚼功能，促进骨组织代谢，延缓牙槽骨的吸收，改善患者的生活质量，因而在临床得到广泛应用。种植体在临床上主要分为金属及其合金、陶瓷、高分子材料和碳基材料等。其中，纯钛、钛合金及不锈钢等金属材料具有良好的生物相容性，合适的机械力学性能及耐腐蚀等优点，是常用的牙种植体。但是种植体与骨组织的界面结合力较低以及长期稳定性较差是这类材料种植体的主要缺点。
[0003] 为缩短金属种植体-骨组织愈合时间，提高骨整合率，以获得更加长久、可靠的临床疗效，对牙种植体进行表面处理是有效途径之一。近年来的研究表明，牙种植体表面粗糙化处理和生物活性涂层有利于种植体骨结合。经检索文献发现，Vanzillotta等在《Dental Materials》(齿科材料，2006年22期275-282页)上发表的“Improvement of in vitro titanium bioactivity by three different surfacetreatment”(三种不同的表面处理方法提高了钛的体外生物活性)，采用混合酸处理纯钛表面，结果表明经处理的纯钛表面粗糙性提高，更有利于类骨磷酸盐的沉积，粗糙化对植入体与骨组织的早期结合有重要作用。Barrere等在《Journal ofbiomedical material research》(生物医用材料研究期刊，
2003年37期655-665页)上发表的“Osteointegration of biomimetic apatite coating applied onto dense andporous metal implants in femurs of goats”(致密和多孔金属植入物表面仿生磷灰石涂层植入山羊股骨的骨整合研究)表明，与未涂层材料相比，HA涂层植入物具有更快地骨固定作用，而且具有长期稳定性。但上述材料的牙种植体依然存在诸多问题，如粗糙表面提高骨与植入物结合强度效果并不明显，涂层与基体的存在界面结合问题，且涂层易溶解、剥落。
2003年37期655-665页)上发表的“Osteointegration of biomimetic apatite coating applied onto dense andporous metal implants in femurs of goats”(致密和多孔金属植入物表面仿生磷灰石涂层植入山羊股骨的骨整合研究)表明，与未涂层材料相比，HA涂层植入物具有更快地骨固定作用，而且具有长期稳定性。但上述材料的牙种植体依然存在诸多问题，如粗糙表面提高骨与植入物结合强度效果并不明显，涂层与基体的存在界面结合问题，且涂层易溶解、剥落。
[0004] 近来有研究表明，成骨细胞适宜与纳米结构或纳米表面相互作用，人体骨组织中的无机成分均为纳米结构，如织网骨无机成分晶粒为10～50nm，板状骨晶粒尺寸直径方向为2～5nm，长约20～50nm，纳米结构有利于骨长入及提高植入物与宿主骨的结合。纳米结构材料表面能增大，有利于吸附蛋白质(如纤维连结蛋白、骨桥接素等)，使成骨细胞在其上的黏附和代谢等功能显著提高。
发明内容
[0005] 本发明针对现有牙种植体存在的上述不足，提供一种表面纳米结构的牙种植体及其制备方法，其表面晶粒为纳米尺度，能够吸附蛋白质，诱导骨沉积；同时表面具有多孔结构，有效改善骨长入，进一步增强骨结合；纳米表面与基体为一整体，具有梯度结构，克服了涂层结构的界面问题。
[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：
[0007] 本发明涉及表面纳米结构的牙种植体为圆柱形结构，该牙种植体的表面晶粒尺度为1nm～500nm，且具有均匀分布的微米级孔洞结构，孔径0.1～10μm，所述的牙种植体为纯钛或钛合金材料制成。
[0008] 本发明涉及上述表面纳米结构的牙种植体的制备方法，包括以下步骤：
[0009] 第一步、将圆柱形牙种植体预制体在表面纳米处理机上进行处理，获得不同尺度的表面纳米结构。
[0010] 所述的表面纳米结构的晶粒尺度为1～500nm。
[0011] 所述的圆柱形牙种植体为纯钛或钛合金材料制成。
[0012] 第二步、对带有表面纳米结构的牙种植体进行酸处理，使表面纳米结构上形成分布均匀的微米级孔洞。
[0013] 所述的酸处理是指：将牙种植体在室温环境下浸泡于0.5-1.5mol/L的盐酸溶液中30-120分钟；
[0014] 所述的亚微米级孔洞的直径为0.1～10μm。
[0015] 本发明制备所得的牙种植体具有很好的骨组织相容性，可以更快诱导骨沉积和骨长入，提高了种植体与骨组织的结合率，并且增强了牙种植体与骨组织的结合强度，从而提高牙种植体长期临床稳定性和成功率。
附图说明
[0016] 图1为本发明表面纳米牙种植体的结构示意图。
[0017] 图2为实施例1表面纳米牙种植体的表面纳米结构扫描电镜图。
[0018] 图3为实施例1表面纳米牙种植体的表面亚微米级孔洞示意图；
[0019] 其中：a为放大500倍，b为放大2000倍。
[0020] 图3为实施例1～4表面纳米牙种植体及未处理普通牙种植体种植不同时间后与骨组织结合力示意图。
具体实施方式
[0021] 下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0022] 实施例1：
[0023] 如图1所示，本实施例制备的牙种植体3具体设置于基台2的下端，牙冠1固定设置于基台2的上端。所述的牙种植体3的制备具体包括以下步骤：
[0024] 采用表面纳米处理机对圆柱形牙种植体进行处理，使种植体形成表面纳米结构，如图2所示，表面晶粒尺寸达到约10～50nm。
[0025] 然后采用0.5mol/L盐酸对纳米表面进行处理，使表面纳米结构形成微米级孔洞，如图3a和3b所示，所述的微米级孔洞的直径为100nm～10μm，该微米级孔洞在牙种植体表面均匀分布。
[0026] 实施例2：
[0027] 采用表面纳米处理机对圆柱形牙种植体进行处理，使种植体形成表面纳米结构，表面晶粒尺寸达到约50～100nm。
[0028] 然后采用1mol/L盐酸对纳米表面进行处理，使表面纳米结构上形成微米级孔洞，所述的微米级孔洞的直径为100nm～10μm，该微米级孔洞在牙种植体表面均匀分布。
[0029] 实施例3：
[0030] 采用表面纳米处理机对圆柱形牙种植体进行处理，使种植体形成表面纳米结构，表面晶粒尺寸达到约100～500nm。
[0031] 然后采用1mol/L盐酸对纳米表面进行处理，使表面纳米结构上形成微米级孔洞，所述的微米级孔洞的直径为100nm～10μm，该微米级孔洞在牙种植体表面均匀分布。
[0032] 实施例4：
[0033] 采用表面纳米处理机对圆柱形牙种植体进行处理，使种植体形成表面纳米结构，表面晶粒尺寸达到约1～10nm。
[0034] 然后采用1.5mol/L盐酸对纳米表面进行处理，使表面纳米结构上形成微米级孔洞，所述的微米级孔洞的直径为100nm～10μm，该亚微米级孔洞在牙种植体表面均匀分布。
[0035] 将实施例1～4的表面纳米牙种植体分别植入动物下颌前磨牙区牙槽，同时种植未经上述处理的普通种植体为对照，分别在1，2，3个月后通过推出实验测试种植体-骨结合力。图4显示了种植体与骨结合力的时间变化曲线。种植体植入颌骨后与周围的骨组织形成一个整体结构，它在功能状态下能承受载荷，并将载荷分布和传递。人在正常咀嚼情况下生理性咬合力的范围是40-1200N，这要求种植体与骨组织需要保持高的结合力和稳定性。从图4可见，表面纳米牙种植体与骨的结合力远高于对照组种植体，尤其在3个月后与骨的结合力最高达到了2000N以上，完全可以承担正常的咬合行为。