抗菌牙科材料

摘要

本发明是有关于一种抗菌牙科材料，该抗菌牙科材料是于氧化锆基材中，添加约0.1～0.5重量百分比的抗菌性金属微粒，充分混练后进行烧结，使该抗菌性金属微粒自然扩散于氧化锆基材中，而可成为一种可以作为假牙或作为植牙赝复体，或者其它口腔重建或修复手术的植入体的抗菌性牙科材料。

权利要求

1.一种抗菌牙科材料，该抗菌牙科材料是于氧化锆粉体基材内添加抗菌性金属微粒材料，并将该氧化锆基材与抗菌性金属微粒材料充分混炼后烧结而成；所述的烧结为：在烧结开始阶段，是以每分钟上升1℃的速度，逐渐加温到250℃，然后停留60分钟后，再以每分钟上升1℃的速度加温到400℃，在400℃的温度停留120分钟后，紧接着以每分钟增加3℃的速度加温到1450℃，然后维持1450℃的温度2小时，然后停止加热，而以炉内自然降温的方式使得烧结的氧化锆基材降温；所述抗菌性金属微粒材料选自：银、铜、钛金属材料的其中一种或二种以上的混合；所述抗菌性金属粒子的添加比例为0.1～0.5重量百分比。

2.如权利要求1所述的抗菌牙科材料，其中所述抗菌性金属粒子添加比例为0.3重量百分比。

3.如权利要求1所述的抗菌牙科材料，该抗菌牙科材料中更进一步添加有氧化钇材料。

说明书

抗菌牙科材料

技术领域

[0001] 本发明是关于一种抗菌牙科材料，特别是指一种用以供作为假牙、植牙赝复体，或者是任何长期放置于口腔之中的口腔重建或修补用植体的的抗菌牙科材料。

背景技术

[0002] 一般而言，最早的牙科口腔修补或重建技术中，是以金属作为制作假牙或植牙的赝复体的材料，其主要的缺点，是在于金属制造的假牙或牙冠的颜色和口腔内原本牙齿的颜色不同，因此造成假牙或植牙赝复体颜色与原本牙齿强烈对比的突兀情形产生。

[0003] 为了美观因素，后来出现了以玻璃陶瓷或氧化铝陶瓷制造的假牙或植牙的赝复体，这种以玻璃陶瓷或氧化铝陶瓷所制作的假牙或牙冠虽然可以得到与原本牙齿接近的颜色和外观，但是因为玻璃陶瓷或氧化铝陶瓷材质容易脆裂，因此使其强度和安全性产生疑虑。

[0004] 目前市面上的陶瓷制假牙或植牙赝复体主要是以氧化锆材料作为主流，氧化锆除了具有精密陶瓷应有高强度、硬度、耐高温、耐酸碱腐蚀及高化学稳定性等条件，氧化锆还具备较一般陶瓷高的坚韧性，并且具有相当高的生物兼容性，因此使得氧化锆材料被广泛应用在人体及医学上，二氧化锆的化学性质很稳定，经煅烧后的二氧化锆性质尤其不活泼，同时在氧化锆中进一步加入氧化钇(Y2O3)可更进一步增加氧化锆的稳定性。同时氧化锆材料颜色和一般牙齿接近，因此以氧化锆制成的假牙或植牙赝复体的颜色自然，而达到符合美观的要求，由于以上因素使得氧化锆材料几乎已成为一种接近完美的牙科材料。

[0005] 氧化锆材料虽然具有上述优点，但是却仍然无法防止细菌附着，造成假牙上附着牙菌斑而引发牙周病的困扰，因此需要进一步提高氧化锆材料抗菌特性，使其成为更为理想的牙科材料。

[0006] 在各种针对假牙的抗菌技术手段中，利用金属离子杀菌是一种可行的方法，金属离子的抗菌原理，是依靠自然界中存在的金属离子缓释，当抗菌产品在使用过程中，抗菌剂中的金属离子被缓慢释放出来，由于金属等抗菌离子在极低的浓度下，就能够破坏细菌的细胞膜或细胞原生质性酶的活性，导致细菌的死亡，因此具有抗菌的作用。

[0007] 不同的金属离子对于不同有害细菌的作用效果亦有所差异，传统的具有抗菌特性的金属离子包括：银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、铱(Ir)等贵金属材料；还有诸如：钛(Ti)、铜(Cu)、锡(Sn)、锑(Sb)、铋(Bi)、锌(Zn)等基本金属材料。

[0008] 前述的藉由抗菌微粒材料释放离子以达成杀菌功效的技术，其功效已被证实，且普遍地应用在医疗器材的技术领域中。然而在用以制作假牙，或植牙赝复体的牙科材料的技术领域中，尚未有利用银或铜等抗菌性金属增加其抗菌能力的应用例子。

[0009] 此外，在惯用的牙科材料技术中，多数是利用表面处理，在牙科材料或器械的表面上设置一层抗菌性的材料，如美国专利6,267,590号(ANTIMICROBIAL DENTAL PRODUCTS)案中，便揭示了一种在牙科器材表面设置一层抗菌药剂的技术。

[0010] 此外，在抗菌性陶瓷材料的技术领域中，也多是以在陶瓷表面设置抗菌材料的方式使得陶瓷材料具有抗菌性，例如台湾专利第528741号案，所揭示的抗菌陶瓷技术是将银粒子掺杂于陶瓷的釉料中，以使陶瓷表面具有抗菌性釉料的技术；以及第I248926号中，是以表面浸泡的方式使含有银粒子的溶液渗入到陶瓷材料的表面，使得陶瓷材料具有抗菌性。因此运用上述现有技术中，都只能够使得陶瓷材料具有表面的抗菌性，而无法使陶瓷材料的基底材质具有抗菌性。

[0011] 前述已知技术，都是以表面处理方式增加抗菌性，然而这一作法运用在假牙或植牙牙冠的牙科材料上将会产生下列问题：

[0012] 1.首先，将银或铜等金属粒子以表面涂层或是以表面烧结釉料的方式附着在牙科材料的表面，会因为接口效应的关系，使这一抗菌性涂层剥落，致使牙科材料表面失去抗菌作用，尤其是假牙或植牙赝复齿，必须承受强大的咬合力量，因此若以表面涂层或表面烧结釉料的方式在假牙或赝复齿表面设置抗菌材料层，将会非常容易造成抗菌材料层剥落的情形。

[0013] 2.银或铜粒子以表面涂层方式附着在牙科材料表面，会有离子析出的问题产生，而人体吸收过多的银或铜的离子，将有影响人体健康的顾虑。

[0014] 此外，在惯用的抗菌陶瓷技术中，为使得抗菌金属微粒能够均匀地被掺杂在基材中，通常是会先将抗菌金属粒子与高分子介质材料混合后，再添加到基材之中，以避免抗菌金属微粒产生“架桥”现象(bridge phenomenon)而无法均匀混合在基材之中，然后再以高温烧结方式，使得高分子介质材料挥发，以去除基材之中的高分子介质材料。

[0015] 然而这种惯用的抗菌微粒材料的掺杂方法，会造成高分子介质材料挥发不完全，或者是因为高分子基材挥发时产生有害的气体残留在基材之中，因此使得基材中含有对人体有害物质，因此如果使用于牙科材料的用途，将会有危害人体健康的疑虑。

[0016] 由于以上原因，惯用的抗菌技术不适合用于牙科材料的技术领域中，本发明人有鉴于此，乃苦思细索，积极研究，加以多年从事相关产品研发的经验，并经不断试验及改良，终于研发出本发明。

发明内容

[0017] 本发明的主要目的在于提供一种具有良好抗菌性、同时可避免传统抗菌涂层容易剥落且无法控制过量离子析出缺点、而适合作为制造假牙或植牙材料的抗菌性牙科材料。

[0018] 本发明提供了一种抗菌牙科材料，该抗菌牙科材料是于氧化锆粉体基材内添加抗菌性金属微粒材料，并将该氧化锆基材与抗菌性金属微粒材料充分混炼后烧结而成。

[0019] 根据本发明的具体实施方案，所述抗菌性金属粒子(抗菌性金属微粒)的添加比例为0.1～0.5重量百分比(占总材料重量的百分比)。

[0020] 本发明的技术主要是在氧化锆粉末(氧化锆粉体基材)中，添加约0.1～0.5重量百分比的具有抗菌性的金属或金属化合物微粒材料，再经烧结，使前述抗菌性金属或金属化合物微粒材料扩散于氧化锆基材中后，可成为一种可以作为假牙或者作为植牙赝复体、或其它口腔重建或修复植体的抗菌性牙科材料。

[0021] 本发明中所述抗菌性微粒材料可选择具有离子释放特性的金属或金属化合物微粒材料(金属如银、铜、钛等中一种或二种以上的混合；金属化合物如氮化钛)；以及具有离子释放特性的非金属材料，如：硅Si等。藉由所述抗菌性微粒材料，可于氧化锆基材中缓慢释放离子，而藉由离子达到杀菌的功效。

[0022] 同时所述氧化锆与抗菌性金属粒子混合材料中，可进一步添加氧化钇或其它稳定性材料，藉以增加该氧化锆材料的稳定性。

附图说明

[0023] 图1为本发明的抗菌牙科材料的制造流程示意图。

[0024] 图2为本发明的抗菌牙科材料采用的烧结温度曲线图。

[0025] 图3为本发明分别添加0.3重量百分比的银、铜、钛金属粒子于氧化锆粉体中烧结而成的牙科材料的电子显微镜扫瞄图。

[0026] 图4为本发明分别添加0.3重量百分比的银、铜、钛金属粒子于氧化锆粉体中烧结而成的牙科材料的硬度测试比较图。

[0027] 图5为本发明分别添加0.3重量百分比的银、铜、钛金属粒子于氧化锆粉体中烧结而成的牙科材料的抗菌性测试电子显微镜图，以及抗菌性比较图。

具体实施方式

[0028] 本发明的抗菌牙科材料主要是提供一种内部含有具有离子释放特性的抗菌性金属微粒材料，而使其本身具有抗菌性，可用以提供作为制作全瓷假牙，或植牙牙冠，或是植牙体等用途的抗菌性牙科材料。

[0029] 本发明的牙科材料的组成成分，是以氧化锆(ZrO2)粉末作为基材，于该基材中，添加有约0.1～0.5重量百分比的具有离子释放特性的抗菌性金属微粒材料。所述抗菌性微粒材料，可以选自金属材料(如：银、铜、钛等)，然后将该混合有抗菌性金属微粒材料的氧化锆基材粉体烧结成为用以供作为假牙、植牙赝复体，或者是任何长期放置于口腔之中的牙科修补或植入体的牙科材料。

[0030] 所述的抗菌性金属微粒材料，添加于氧化锆粉体的基材中以后，可以藉由离子释放的功效，来达到抗菌的目的。同时，由于所述抗菌性金属微粒材料是包覆在氧化锆的粉体之中，因此其离子释放的量能够得到控制，而不会有过量的金属离子释出而影响到人体健康的疑虑。

[0031] 如图1所示，为本发明的抗菌牙科材料的制造程序，其中本发明的抗菌牙科材料的制造方法包括步骤：首先将抗菌性金属微粒材料添加入氧化锆粉体材料中，然后经由充分混炼，使抗菌性金属微粒材料与氧化锆粉末充分混合。

[0032] 在此必须注意的是，本发明为避免过量的高分子物质残留在烧结完成的氧化锆基材之中，因此在混炼抗菌性金属微粒材料的过程中，未再添加用以避免抗菌性金属微粒材料产生架桥现象的分散剂，以避免分散剂在氧化锆粉体烧结过程中无法完全挥发而残留在烧结完成的氧化锆基材中。

[0033] 一般而言，虽然一般市面取得的金属微粒材料为避免架桥，通常会添加少量的分散剂，但此分散剂的剂量足以在烧结过程中完全挥发，而不会造成残留现象，因此本发明所采用的抗菌性金属微粒材料若是由市面上直接购买，也不需要特别处理，便可直接利用。

[0034] 本发明藉以让抗菌性金属微粒材料均匀分布于氧化锆基材中的方法，主要是藉由氧化锆烧结时，抗菌性金属微粒承受烧结高热，而使得金属分子自然地扩散在氧化锆粉体基材中，因此不需额外添加分散剂，便可达到将抗菌性金属微粒均匀分布于氧化锆基材中的目的。

[0035] 当氧化锆与抗菌性金属微粒材料混合完成后，可以先行预压使氧化锆粉体与抗菌性金属微粒材料初步地结合为块状体。在预压的过程中，也可以同时对氧化锆粉体材料以200～400℃左右温度加温，以使得所述抗菌性金属微粒材料能够更均匀地分布于氧化锆粉体中。

[0036] 氧化锆粉体预压完成后，接着将预压完成的氧化锆送进烧结炉中烧结。如图2所示，为本发明实施例采用的烧结温度曲线。本发明上述具体实施例中，在烧结开始阶段，是以每分钟上升1℃的速度，逐渐加温到250℃，然后停留60分钟后，再以每分钟上升1℃的速度加温到400℃，在400℃的温度停留120分钟后，紧接着以每分钟增加3℃的速度加温到1450℃，然后维持1450℃的温度2小时，然后停止加热，而以炉内自然降温的方式使得烧结的氧化锆基材降温。

[0037] 所述的氧化锆粉体，可以在烧结前，就预先成型为假牙或赝复齿的形状，然后再进行烧结；或者是先行将此氧化锆混合粉体成型烧结为方形或矩形的块体形状后，然后再以CAD/CAM计算机辅助设计与制造(Computer aided design/manufacturing)系统将此烧结后的氧化锆块体切削成型为预定制作的假牙或赝复体的形状。

[0038] 本发明采用的抗菌金属微粒材料的选择，主要以抗菌效率以及材料成本与取得的容易性为主要考虑，且需避免容易产生生物毒性的金属材料。金属材料中，具有离子释放特性，而具有良好抗菌性的金属包括了：银Ag、金Au、铂Pt、钯Pd、铱Ir、钛Ti、铜Cu、锡Sn、锑Sb、铋Bi、锌Zn等金属，然而考虑到了材料成本，以及材料取得容易性、金属材料的安全性等因素，本发明建议采用的金属主要为：银、铜、钛等三种金属材料。

[0039] 此外，所述氧化锆(ZrO2)基材的粉体中，可进一步混合适量的氧化钇(Y2O3)等安定性材料，以增加氧化锆烧结后的稳定性。

[0040] 此外经由实验，所述抗菌性金属微粒材料的添加比例可以从约0.1至0.5重量百分比的范围内，皆可具有足够的抗菌效果，同时又可维持氧化锆材料本身的硬度、表面致密度，同时又可避免产生过量离子析出的情形，因此0.1至0.5重量百分比的范围是本发明建议的抗菌性金属微粒添加比例，同时其中又以0.3重量百分比为最佳的添加比例。

[0041] 如图3所示，为本发明分别在氧化锆粉体中添加了0.3重量百分比的银、铜、钛金属微粒的具体实施例的组织显微镜图，经由比较本发明的抗菌性牙科材料于烧结完成后的致密性与未添加有抗菌性金属微粒的氧化锆粉体烧结而成的氧化锆陶瓷的致密性并无明显差异。

[0042] 如图4所示，为本发明于氧化锆中分别添加0.1-0.5重量百分比的银、铜、钛抗菌性金属微粒后，所烧结而成的氧化锆基材的硬度所组成的曲线，其中明显可见于氧化锆粉体中分别添加0.1-0.5重量百分比的银、铜或钛等抗菌性金属微粒材料，烧结完成后都可达到1200度维氏硬度(Vickers Hardness)(HV)以上的硬度，与氧化锆陶瓷材料原有的硬度差异不大。

[0043] 如图5所示，为本发明于氧化锆中添加0.3重量百分比的银、铜及钛等抗菌性金属微粒的抗菌特性分析。其测试方法为将添加了0.3重量百分比银、铜及钛金属微粒烧结而成的氧化锆陶瓷试片放置于温度37℃的培养皿中24小时，其杀菌能力可达99.8％以上，因此明显可见本发明的抗菌牙科材料具有相当良好的抗菌效果。

[0044] 由以上测试可知，本发明的抗菌性微粒材料与传统的氧化锆陶瓷相较下，其具有接近的机械特性，同时又可达到良好抗菌效果，因此是一种用以制作假牙或植牙赝复体相当理想的牙科材料。

[0045] 由于本发明的抗菌牙科材料是于氧化锆中直接添加了具有抗菌性的银或铜金属粒子，其不仅可以达成相当良好的抗菌效果外，更由于抗菌性金属微粒材料是掺杂在氧化锆陶瓷的材质内，而非以表面处理或涂层的方式设置在植牙材料的表面，因此使得抗菌性金属微粒所析出的离子可被氧化锆材质所包覆，而避免过量离子析出的问题产生，同时也不会有牙科材料表面的抗菌材料层因接口效应剥落的情形产生。

[0046] 以上说明书所揭示仅为针对本发明较佳的可行实施例说明而已，该实施例并非用以限定本发明的保护范围，其它未脱离本发明所揭示的技艺精神下所完成的均等变化，均应包含于本发明的保护范围中。