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        3D打(da)印(yin)钛(tai)合(he)金(jin)丝(si)在(zai)口(kou)腔医(yi)学领域的(de)应用

        发布(bu)时间:2022-11-30 18:22:49 浏(liu)览次(ci)数 :

        引言

        钛及(ji)钛合(he)金(jin)由(you)于(yu)具(ju)有优良(liang)的生(sheng)物力学(xue)性能(neng)、生物(wu)相(xiang)容(rong)性和耐蚀(shi)性,成为(wei)当前(qian)最(zui)具(ju)吸引力的医用(yong)金(jin)属(shu)材(cai)料之一。同(tong)时,钛及钛合(he)金(jin)还(hai)具(ju)有对(dui)MRI无磁(ci)场(chang)干(gan)扰、在口腔内无(wu)异味、导热(re)率低(di)、不(bu)易刺(ci)激牙神经等优点,在(zai)口腔(qiang)领(ling)域(yu)展现(xian)出了(le)良好(hao)的临床应(ying)用(yong)效果(guo),已(yi)广泛用(yong)于制(zhi)作冠(guan)桥、种(zhong)植(zhi)体(ti)基台、义(yi)齿支架、正畸弓丝等,以(yi)及(ji)种植(zhi)体、医(yi)用钛板(ban)、钛(tai)丝、钛(tai)网(wang)、正畸支(zhi)抗(kang)钉等植人物。

        为促进钛及钛(tai)合金(jin)在(zai)口(kou)腔(qiang)领(ling)域(yu)的应用,阐述了(le)口(kou)腔用(yong)新(xin)型钛合(he)金(jin)开发、钛及钛合(he)金(jin)表面改(gai)性、钛及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)的3D打(da)印技术(shu)在口(kou)腔领域(yu)中的应用等(deng)方面(mian)的国(guo)内应用现状(zhuang)和(he)存在的(de)问(wen)题(ti),并对(dui)其(qi)应(ying)用进行了(le)展望(wang)。

        钛(tai)合金(jin)丝

        1、口(kou)腔(qiang)用钛(tai)及钛(tai)合(he)金(jin)材料的(de)沿(yan)革

        钛(tai)及(ji)钛(tai)合金(jin)作(zuo)为(wei)医用(yong)金属(shu)材料可(ke)追(zhui)溯到(dao)20世(shi)纪40年(nian)代初,Bothe等(deng)首(shou)次(ci)把(ba)钛(tai)引入到医学领域;20世纪(ji)50年代初,英美等(deng)国家首(shou)先采用(yong)纯(chun)钛(tai)来制(zhi)造接骨板、螺钉(ding)、髓(sui)内(nei)钉和髋(kuan)关节(jie)等植(zhi)入物(wu)器(qi)械。

        1958年,Branemark等人(ren)首次将钛合(he)金引(yin)入(ru)到(dao)口腔领域(yu),率先(xian)开展(zhan)了对(dui)牙(ya)科钛种植(zhi)体(ti)的研究,并于(yu)1965年(nian)将(jiang)其应用(yong)于(yu)临(lin)床(chuang),并(bing)提出(chu)了骨(gu)结合的理(li)念(nian);20世(shi)纪6O年(nian)代(dai),Buehler利用(yong)钛(tai)镍(nie)合金(jin)的超(chao)弹(dan)性和(he)记(ji)忆(yi)效应(ying)将其用于制作正畸丝;20世纪80年代起(qi),美(mei)、13、德等(deng)国(guo)开始(shi)将钛(tai)及钛合(he)金(jin)用于制作牙科(ke)冠(guan)、桥、基托(tuo)、卡(ka)环(huan)和(he)冠(guan)钉等,现在钛已(yi)越(yue)来(lai)越(yue)受(shou)到(dao)牙(ya)科医生和(he)患(huan)者(zhe)的重(zhong)视(shi)。

        2、口(kou)腔用钛及钛(tai)合(he)金材(cai)料的(de)优势

        钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)作为(wei)口(kou)腔用(yong)材(cai)料(liao)的(de)优点主要有(you):①在酸(suan)性和(he)碱(jian)性环(huan)境下溶化量少,无(wu)腐(fu)蚀、变色(se)问(wen)题;②安(an)全(quan)性(xing)高,不(bu)会(hui)出(chu)现镍(nie)合(he)金(jin)引起(qi)的(de)超敏(min)反(fan)应;③钛(tai)由于对(dui)MRI无磁(ci)场(chang)干扰,患(huan)者(zhe)做(zuo)MRI检(jian)查时无须(xu)拆(chai)掉(diao)义(yi)齿(chi)或种(zhong)植(zhi)体(ti);④纯(chun)钛(tai)的密(mi)度仅为(wei)4.5g/cm3,与(yu)自然牙齿的密度接近,制(zhi)作(zuo)的(de)义齿(chi)重量(liang)轻,镶牙(ya)装(zhuang)着(zhe)感(gan)好;⑤纯钛的(de)热传(chuan)导率(lv)低,对牙(ya)髓(sui)无刺激(ji)性(xing);⑥与(yu)传(chuan)统的(de)口(kou)腔(qiang)材料(liao)相(xiang)比,具有咀嚼(jue)时(shi)不(bu)改变食物(wu)味(wei)道的特(te)性。因(yin)此,钛及(ji)钛(tai)合(he)金是(shi)迄今为(wei)止(zhi)临床应用(yong)效(xiao)果(guo)最佳(jia)的(de)El腔(qiang)材料之一。

        口(kou)腔用钛及钛合金与(yu)其(qi)它领域的生物医用(yong)钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金相同(tong),按(an)材(cai)料显微(wei)组织类型可(ke)分(fen)为(wei)α型(xing)钛(tai)合(he)金(jin)(如(ru)纯钛(tai)系(xi)列)、α+β型(xing)钛(tai)合金(jin)(如(ru)Ti-6A1-4V等)和型(xing)钛(tai)合(he)金(如Til2Mo6Zr2Fe等)。纯钛等α型(xing)钛合金(jin)虽然(ran)在生(sheng)理(li)环(huan)境中(zhong)具有优良的(de)抗(kang)腐(fu)蚀(shi)性,但其强度较(jiao)低、耐磨性较(jiao)差(cha),在口(kou)腔领域(yu)主要用于义(yi)齿、牙(ya)种(zhong)植体(ti)、颅颌(he)钉板等(deng)。α+β型钛(tai)合(he)金(jin)的典(dian)型代表为Ti-l5A1.4V、Ti-l5Al_7Nh等(deng)合(he)金(jin),具有(you)较(jiao)高(gao)的强(qiang)度(du)和(he)综(zong)合(he)的(de)加(jia)工性能(neng),主要用于制作(zuo)正(zheng)畸(ji)支(zhi)抗(kang)钉(ding)、种植(zhi)体(ti)的(de)中(zhong)心螺钉等,也(ye)可用于(yu)颅颌钉(ding)板(ban)。20世纪90年(nian)代(dai)以(yi)来(lai),一(yi)系(xi)列新(xin)型β型钛合(he)金(jin)(介(jie)稳(wen)或(huo)稳定(ding))问(wen)世。β型(xing)钛(tai)合(he)金具有高强度(du)和良好的可(ke)成形性(xing),且(qie)具有(you)低弹(dan)性模量(liang)和(he)超(chao)级耐蚀(shi)性(xing),因(yin)而受到(dao)极大重视并(bing)很快(kuai)得(de)到发(fa)展。钛合金(jin)在(zai)口腔(qiang)修复(fu)领域(yu)作为(wei)种(zhong)植体(ti)材(cai)料、颌(he)骨修(xiu)复钉板材(cai)料(liao)、正畸弓(gong)丝材料等方面的开发也备(bei)受(shou)关注。

        TA2钛(tai)丝(si)

        3、口(kou)腔用(yong)钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)材(cai)料(liao)的(de)研(yan)究(jiu)现状(zhuang)

        3.1口腔(qiang)用新型钛合(he)金开发(fa)

        相对(dui)于(yu)其(qi)它金(jin)属(shu)材料,钛及(ji)钛合金(jin)在口(kou)腔(qiang)修复(fu)领域的应用较(jiao)晚(wan)。主要由(you)于(yu)钛(tai)在高温下的反应(ying)性(xing)特别(bie)强(qiang),对(dui)铸(zhu)造设(she)备及(ji)造型材料都(dou)有特别(bie)的要求(qiu)。

        早(zao)期很多(duo)研(yan)究(jiu)多(duo)集(ji)中(zhong)于(yu)钛及(ji)钛合(he)金(jin)的(de)铸造、与包埋材料(liao)层(ceng)的反应、铸(zhu)件的(de)抛(pao)光、焊接等方(fang)面。当(dang)前针对(dui)口腔(qiang)用(yong)的(de)新(xin)型钛(tai)合金(jin)的研(yan)发(fa)正在快速发展(zhan),但(dan)根(gen)据作者(zhe)在(zai)国(guo)家药监局(ju)网站(zhan)的初步统计(ji),目(mu)前(qian)国内(nei)的(de)口腔修(xiu)复(fu)用(yong)钛(tai)及钛合金,包括种(zhong)植(zhi)体(ti)、颌骨接骨(gu)板(ban)、螺钉、正(zheng)畸(ji)支抗钉(ding)等医(yi)疗(liao)器(qi)械(xie)仍(reng)以纯(chun)钛和Ti-6Al-4V、Ti-6A1-7Nb、TiNi合金为(wei)主,占到(dao)约(yue)80%以(yi)上(shang)。虽(sui)然(ran)这些钛(tai)及(ji)钛(tai)合金具有十分(fen)优异(yi)的(de)性能,但其(qi)在在临床应(ying)用(yong)时会(hui)析出(chu)极(ji)微(wei)量的Al、V、Ni等离子,降(jiang)低了(le)其生物(wu)相(xiang)容性(xing),且有可能(neng)对(dui)人体(ti)造成(cheng)潜(qian)在危(wei)害(hai)。

        在诸(zhu)多的(de)新(xin)型钛合金(jin)口(kou)腔(qiang)修(xiu)复(fu)材(cai)料(liao)中(zhong),钛锆(gao)合金(jin)很早就引起(qi)了研究(jiu)人员的注(zhu)意(yi),钛锆合(he)金(jin)在(zai)经过一系列(lie)的(de)检测(ce)分(fen)析之(zhi)后(hou),确(que)定对(dui)人(ren)体无(wu)害,不(bu)会(hui)刺激人体(ti),更没有致癌变与畸变的可能(neng)。甚(shen)至有(you)学(xue)者(zhe)认(ren)为,钛(tai)锆(gao)合(he)金是性(xing)价比最(zui)高的(de)修复(fu)材(cai)料(liao),适(shi)合各种(zhong)各(ge)样的(de)口腔(qiang)修(xiu)复(fu)。在(zai)钛锆合金(jin)的(de)基础(chu)上(shang),张欣等卜(bo)开发(fa)出了(le)新(xin)型(xing)的牙科(ke)用(yong)TiZrNbSn合金(jin),并(bing)对合(he)金的(de)力学(xue)性(xing)能(neng)、耐腐(fu)蚀(shi)性(xing)能、生物(wu)安全性、摩(mo)擦磨损性(xing)能(neng)、铸(zhu)造性(xing)能(neng)、焊(han)接性(xing)能(neng)等(deng)进(jin)行了(le)全(quan)面的(de)研究,认(ren)为(wei)该(gai)合金非常(chang)适(shi)合(he)于(yu)牙科使用。中科院(yuan)金(jin)属(shu)所郝(hao)玉琳等。。研(yan)制的(de)Ti24Nb4Zr7.6Sn合(he)金由(you)于(yu)具(ju)有较(jiao)低(di)的(de)弹(dan)性模(mo)量(liang)和较(jiao)高(gao)的(de)强度(du),也是(shi)一种非(fei)常(chang)适合(he)口腔领域(yu)使(shi)用(yong)的(de)新(xin)型钛(tai)合(he)金(jin)。由(you)西(xi)北(bei)有(you)色(se)金(jin)属研究院(yuan)于振涛等研制的(de)新型(xing)β稳定型(xing)钛(tai)合金TLM和(he)TLE合金具有(you)易(yi)加工成各种(zhong)材(cai)料(包(bao)括板(ban)、棒(bang)、丝(si)等)、综(zong)合性(xing)能优(you)良(liang)(如中高强度、较低弹(dan)性模量、良(liang)好塑韧(ren)性(xing)、抗疲(pi)劳(lao)、耐蚀等(deng))的特(te)点,也(ye)非常适(shi)合(he)于齿科使用(yong)。徐丽(li)娟(juan)等卜研(yan)究(jiu)了一(yi)系列(lie)Mo含量(liang)不(bu)同(tong)的(de)Ti.Mo合金,发(fa)现Mo含(han)量增(zeng)加(jia)有(you)利(li)于(yu)合金(jin)组织(zhi)的(de)细化和塑(su)性的(de)提高(gao)。Ti.Mo合(he)金适(shi)宜作为(wei)牙科(ke)修(xiu)复(fu)材(cai)料,是一(yi)种有(you)发展(zhan)前(qian)景的(de)口腔(qiang)修(xiu)复用(yong)钛合(he)金。

        针对(dui)口(kou)腔(qiang)用(yong)钛合金(jin)的抗(kang)菌性研(yan)究(jiu)方(fang)面,张二(er)林(lin)等研(yan)制了一系(xi)列(lie)的(de)含铜(tong)钛(tai)合金,合金中的(de)cu元(yuan)素均以.Cu抗(kang)菌(jun)相形式存在,保证(zheng)了(le)合(he)金的整体抗菌性。通(tong)过(guo)大量(liang)的实(shi)验对该材(cai)料(liao)的生物(wu)安(an)全(quan)性(xing)及其(qi)体内外的抗菌性(xing)进(jin)行了验证(zheng),为该(gai)材料的临床应(ying)用奠(dian)定了(le)良好的理(li)论基础(chu)。郑(zheng)玉(yu)峰(feng)等研制了新型(xing)抗(kang)菌功能(neng)型(xing)口腔(qiang)正畸(ji)用TiNiAg合(he)金(jin),发(fa)现(xian)该合(he)金(jin)的(de)抗(kang)腐蚀(shi)性与(yu)纯钛(tai)相(xiang)当,无明显的细胞毒(du)性(xing),但(dan)与TiNi合(he)金相比表现(xian)出了明显(xian)的(de)抑(yi)制(zhi)细(xi)菌(jun)黏附(fu)的(de)能(neng)力(li),而(er)其强(qiang)度、塑(su)性等(deng)力(li)学参(can)数与TiNi合(he)金相当(dang),有(you)望 成(cheng)为一(yi)种新型的口(kou)腔正(zheng)畸材(cai)料。TiGa和TiGe合金(jin)也(ye)适合发(fa)展(zhan)成为新型的(de)口腔(qiang)修(xiu)复(fu)材(cai)料。

        钛(tai)合金作(zuo)为(wei)正(zheng)畸(ji)材(cai)料(liao)方面,镍(nie)钛(tai)合(he)金(jin)弓丝在(zai)正畸临(lin)床(chuang)应用大致(zhi)经(jing)历了(le)3个主要的(de)发(fa)展阶段:①普通(tong)镍(nie)钛合金(jin)弓丝时(shi)代(dai);②超(chao)弹性(xing)镍钛合(he)金(jin)弓丝时代(dai);③具有真(zhen)正(zheng)形(xing)状记(ji)忆功(gong)能的(de)镍(nie)钛(tai)弓(gong)丝(si)时代。第(di)3代(dai)弓丝(si)刚(gang)性(xing)低、回弹性(xing)好(hao),其相(xiang)变温度A在(zai)35左右(you),可(ke)在正(zheng)常(chang)口(kou)腔温(wen)度内发生相变,从(cong)而表(biao)现(xian)出(chu)超弹性和(he)临床(chuang)所(suo)需要(yao)的(de)形状(zhuang)记(ji)忆功能。口钛(tai)丝(si)的(de)弹性模量较低,回弹(dan)性(xing)好(hao),且(qie)具(ju)有(you)可成形能力(li),是(shi)正畸治疗中期及最(zui)后(hou)精细调(diao)整(zheng)阶(jie)段的理想(xiang)材料(liao)。目(mu)前(qian)取(qu)得应(ying)用(yong)的(de)钛合(he)金正畸(ji)丝材料为(wei)TMA,名(ming)义成(cheng)分为(wei)Til1Mo6Zr4Sn。在TMA合金中(zhong)只有Mo一种稳(wen)定结(jie)构的(de)元素(su),而(er)Mo由于(yu)熔(rong)点(dian)高(gao),易氧化,在合金(jin)中不易均匀化引(yin)。Nb是结构稳定(ding)元素,可显著改(gai)善(shan)钛(tai)合(he)金(jin)的(de)塑(su)性(xing)。因此,牛金龙(long)等(deng)人以(yi)TMA钛合金为(wei)基(ji)础(chu),通过添加Nb元素,使合金(jin)具(ju)有更(geng)高的结构稳(wen)定性,也(ye)更容易加(jia)工。

        3.2口腔用钛合金的(de)表(biao)面(mian)改(gai)性(xing)

        根(gen)据不(bu)同(tong)的(de)细分(fen)应用(yong)领(ling)域(yu),口腔(qiang)用(yong)钛(tai)合金的(de)表(biao)面改性主(zhu)要(yao)分(fen)为(wei)3个方(fang)向(xiang):提(ti)高(gao)钛瓷(ci)结合强度、提高(gao)生(sheng)物(wu)活性(xing)、提高耐磨性。

        3.2.1钛(tai)瓷(ci)结(jie)合强度(du)

        钛(tai)及钛(tai)合金(jin)在(zai)口腔(qiang)修(xiu)复领(ling)域应用(yong)时,由(you)于钛(tai)瓷间(jian)的结(jie)合强(qiang)度(du)难以(yi)达(da)到(dao)传(chuan)统合金与(yu)瓷(ci)结(jie)合水平(ping)(25MPa),临(lin)床应用(yong)易出现崩(beng)瓷现(xian)象(xiang)引(yin),因(yin)此(ci)增(zeng)强钛(tai)瓷结合强度仍是(shi)目前(qian)研(yan)究(jiu)人(ren)员(yuan)所关(guan)注的(de)焦(jiao)点。

        目(mu)前改善钛瓷结合(he)强度(du)的(de)表(biao)面(mian)改(gai)性的(de)方法(fa)主要有喷砂、微弧氧(yang)化、预(yu)氧化(hua)、化学处(chu)理以及(ji)表(biao)面涂层等(deng)。喷砂方(fang)法(fa)操(cao)作较(jiao)为简(jian)便(bian),通(tong)过(guo)工(gong)艺(yi)参数调整对(dui)钛(tai)表(biao)面(mian)进(jin)行(xing)喷砂(sha)处(chu)理(li)均(jun)可(ke)以(yi)达(da)到(dao)较(jiao)好的(de)钛瓷结(jie)合强度(du)。微弧氧(yang)化(hua)法也(ye)是(shi)较好的一(yi)种(zhong)提(ti)高(gao)钛瓷(ci)结合强度(du)的方(fang)法,微弧氧(yang)化后(hou)钛(tai)瓷的(de)结合强度能(neng)够提(ti)高45%左右。孙晟(cheng)宇(yu)等研(yan)究(jiu)发现,在(zai)700℃时对(dui)钛(tai)进行(xing)预氧(yang)化(hua)可明显增(zeng)强(qiang)纯(chun)钛与(yu)瓷的(de)结合(he)强(qiang)度(du)。预氧化温度(du)对(dui)钛瓷(ci)结(jie)合强(qiang)度有重要影响,当(dang)预(yu)氧化(hua)温度(du)为(wei)750℃时,钛瓷(ci)结合(he)强度达到(dao)最大值(28.9MPa),与(yu)未预(yu)氧(yang)化(hua)相(xiang)比提(ti)高(gao)了17%L37。纯钛经(jing)除气(qi)(真空状(zhuang)态(tai))和(he)预氧化(hua)处(chu)理(li)后(hou)能(neng)获得较高的(de)钛(tai)瓷(ci)结(jie)合(he)强度(du)(大(da)于25MPa),能(neng)够满(man)足(zu)临床(chuang)使(shi)用要(yao)求(qiu)。

        钛表面的(de)过(guo)度氧化又会降低钛(tai)瓷(ci)结合强度(du),但(dan)在钛表面制备一层能(neng)够(gou)在高温下隔绝(jue)氧(yang)向钛晶(jing)格(ge)扩(kuo)散(san)的涂(tu)层(ceng),就可避免(mian)钛在(zai)烧(shao)结(jie)过程中(zhong)产生(sheng)过厚(hou)的氧(yang)化(hua)膜(mo)。目(mu)前(qian)表(biao)面(mian)改(gai)性(xing)的(de)方法(fa)有(you)很多,所使用(yong)的(de)涂层元(yuan)素有铬(ge)、铂、钯(ba)、氮(dan)、硅(gui)、锆等,钛瓷(ci)结合(he)强(qiang)度随(sui)涂(tu)层(ceng)种(zhong)类(lei)和方法的不同而有(you)所差(cha)异,但钛表(biao)面(mian)涂层技术(shu)目前还(hai)停(ting)留在试(shi)验(yan)阶段(duan),未能(neng)取得广(guang)泛使(shi)用。另(ling)外(wai)涂层(ceng)法(fa)相对于(yu)喷砂、氧(yang)化等处理(li)手(shou)段(duan),需(xu)要相对(dui)较(jiao)为复(fu)杂的设备装(zhuang)置(zhi),在(zai)齿(chi)科(ke)技(ji)工(gong)厂的普(pu)及(ji)存(cun)在一(yi)定现实(shi)困(kun)难(nan)。

        3.2.2生(sheng)物活(huo)性(xing)

        钛及钛(tai)合金(jin)作为口(kou)腔领域的植(zhi)人(ren)材料(liao),在(zai)使用(yong)过(guo)程中(zhong)还(hai)存(cun)在骨(gu)结合(he)时(shi)间(jian)长、骨(gu)结(jie)合强度低(di)及游(you)离金(jin)属(shu)离子(zi)对(dui)人(ren)体组织的(de)潜(qian)在(zai)影(ying)响等(deng)问题(ti)。通(tong)过(guo)表面改性使其(qi)表(biao)面具有生物活(huo)性(xing)并(bing)能够与骨(gu)组织形成(cheng)生物性结合(he),是口腔(qiang)种(zhong)植(zhi)材料研究(jiu)的(de)热点之一(yi)。李(li)莺(ying)等(deng)以钛(tai)、种植(zhi)体、表(biao)面改(gai)性、骨整合(he)及其(qi)英文为(wei)关(guan)键词对国内外(wai)的(de)2007年1月至2013年2月(yue)的(de)相(xiang)关(guan)文(wen)献(xian)进(jin)行了检(jian)索(suo)和(he)分(fen)析,结(jie)果发现(xian),牙种植(zhi)体(ti)的表面(mian)特性可(ke)影响(xiang)种植体植入后的生物(wu)学反(fan)应(ying),决定组(zu)织细(xi)胞(bao)在其(qi)表(biao)面的黏(nian)附(fu)、增殖、分化(hua)及(ji)矿化,影响(xiang)蛋(dan)白质的吸收,直接(jie)影(ying)响(xiang)界(jie)面(mian)的骨(gu)愈合(he)速度(du)、骨结合(he)率(lv)和(he)骨(gu)结合(he)强度(du),对(dui)种植体(ti)功(gong)能的(de)正常(chang)行使(shi)具(ju)有(you)十分(fen)重要(yao)的(de)作用。加。众多研(yan)究(jiu)者采用(yong)各种各样的方法来(lai)实现种植体(ti)的(de)表面(mian)改(gai)性以达(da)到早(zao)期骨(gu)整(zheng)合(he)和(he)更(geng)高的结(jie)合(he)强(qiang)度(du),主要包(bao)括(kuo)3种策(ce)略,即物(wu)理改性(xing)、化学改(gai)性(xing)和生物(wu)化(hua)学改性。物(wu)理(li)改(gai)性(xing)主要(yao)指的(de)是(shi)种植(zhi)体表(biao)面超(chao)微(wei)结(jie)构的改(gai)变,包(bao)括钛(tai)浆喷(pen)覆(fu)、喷砂(sha)酸蚀(shi)、激光(guang)处理(li)、电解蚀(shi)刻(ke)、离子注(zhu)入、物(wu)理(li)气相(xiang)沉(chen)积、表面陶(tao)瓷化(hua)等(deng);化学(xue)改(gai)性(xing)是通过改(gai)变(bian)载体(ti)表(biao)面的(de)化学特性,使(shi)之(zhi)产生与细(xi)胞(bao)表面分(fen)子之(zhi)间的特(te)异(yi)相互(hu)作(zuo)用,不仅作用于(yu)细(xi)胞表(biao)面(mian),而且(qie)会引(yin)起(qi)细胞内(nei)部(bu)结(jie)构和(he)功(gong)能(neng)密(mi)切(qie)相(xiang)关的(de)变化(hua),包括(kuo)阳极氧(yang)化、溶(rong)胶凝胶、化学气(qi)相(xiang)沉(chen)积、酸碱(jian)处理(li)等;生(sheng)物化(hua)学(xue)改性(xing)是(shi)通过将特定(ding)的蛋白、酶(mei)或(huo)肽(tai)固(gu)定于种植体表面,来诱导成骨细胞(bao)增(zeng)殖(zhi)分化(hua),更(geng)为(wei)直(zhi)接有效的(de)促进(jin)骨(gu)整合,主要包(bao)括物理吸(xi)附(fu)法(fa)、化(hua)学(xue)固(gu)定(ding)法、层(ceng)层自组装(zhuang)法(fa)及涂(tu)层载(zai)体(ti)法。林曦(xi)等。分析(xi)了(le)近年(nian)来的(de)研究(jiu)热点——种植体(ti)表(biao)面的(de)化学(xue)特(te)征(zheng),从(cong)化学结(jie)构(gou)、润(run)湿(shi)性、表面电(dian)荷、表(biao)面自(zi)由(you)能等几(ji)个(ge)角度来进行(xing)分析,其目(mu)的(de)在于(yu)更(geng)具体地解(jie)释(shi)表面改性后种(zhong)植(zhi)体(ti)活(huo)化(hua)的可能(neng)机(ji)制(zhi)。结果(guo)发现,大(da)部(bu)分(fen)的(de)研(yan)究(jiu)都显示(shi)亲(qin)水(shui)性(xing)的(de)表面(mian)更有利于早(zao)期的骨(gu)结合,这可能是种(zhong)植(zhi)体(ti)表(biao)面(mian)带(dai)电荷(he)越(yue)多,越(yue)能(neng)促进(jin)骨结合的(de)形成(cheng);目前(qian)晶型的改变对表(biao)面(mian)活(huo)性的(de)影响(xiang)机(ji)制尚(shang) 不明确(que),值(zhi)得(de)进一步研(yan)究。孙磊(lei)等通(tong)过对已有(you)文(wen)献的分(fen)析,发(fa)现钛基种(zhong)植体(ti)表(biao)面(mian)的抗菌改(gai)性(xing)可(ke)降低细(xi)菌(jun)的黏(nian)附(fu)和增殖(zhi),从而降(jiang)低(di)种(zhong)植体周(zhou)围(wei)炎(yan)的发生(sheng)率,提高(gao)种(zhong)植(zhi)义齿修(xiu)复(fu)的成(cheng)功率。这有利(li)于(yu)进(jin)一步(bu)提(ti)高(gao)种(zhong)植体(ti)的生物活(huo)性(xing)和(he)相容性。

        3.2.3耐(nai)磨(mo)性(xing)

        钛及钛(tai)合(he)金作(zuo)为(wei)口腔用(yong)材(cai)料,良好(hao)的(de)耐磨损性和抗(kang)疲劳(lao)性(xing)是保障(zhang)其(qi)长(zhang)期(qi)使用的一(yi)个(ge)关键因(yin)素。种植(zhi)材(cai)料(liao)的耐磨性尤为重(zhong)要,种(zhong)植(zhi)失(shi)败经(jing)常(chang)就是由(you)于(yu)种植(zhi)体过度磨(mo)损(sun)后残(can)留物(wu)的(de)积聚(ju)引起免(mian)疫(yi)反(fan)应,释(shi)放(fang)溶解酶(mei),破(po)坏骨(gu)质导致(zhi)种(zhong)植(zhi)体(ti)松(song)动脱落(luo)。纯钛(tai)的(de)强(qiang)度和耐(nai)磨(mo)损性(xing)能均(jun)较(jiao)低,这不(bu)仅(jin)影响其在临床上(shang)作为(wei)种(zhong)植体(ti)的应(ying)用(yong)效(xiao)果(guo),同时也限制(zhi)了(le)其(qi)在固定(ding)长(zhang)桥(qiao)、支(zhi)架(jia)等方(fang)面的(de)应用。

        朱禹赫(he)等(deng)副(fu)研究(jiu)表明(ming),在牙周(zhou)维护过(guo)程(cheng)中钛种(zhong)植(zhi)体表面(mian)可能受(shou)到(dao)不(bu)同程(cheng)度的磨损(sun),从而(er)影(ying)响种(zhong)植(zhi)体的(de)长期使(shi)用效(xiao)果(guo),因(yin)而(er)提(ti)示术者在(zai)临床(chuang)操作(zuo)中必(bi)须熟(shu)练掌握牙周(zhou)维护技能(neng),严(yan)格(ge)控制(zhi)工(gong)作(zuo)压力与功(gong)率(lv),耐(nai)心(xin)细致(zhi)地(di)进(jin)行种植体牙(ya)周(zhou)维护治疗(liao),避免钛(tai)种(zhong)植体(ti)受(shou)到(dao)磨(mo)损。张(zhang)哲(zhe)等(deng)采用(yong)激(ji)光(guang)物(wu)理(li)、等离子体(ti)增(zeng)强(qiang)化学气相(xiang)沉积(ji)等方法,在(zai)口腔用钛(tai)表(biao)面(mian)制备(bei)的类金刚石(shi)膜(mo)具有(you)良好(hao)的生物摩(mo)擦(ca)学性(xing)能,有(you)望(wang)在(zai)临床应(ying)用(yong)中改(gai)善(shan)种(zhong)植体/基(ji)台(tai)系统(tong)的长(zhang)期稳定性,提(ti)高牙种植(zhi)体系(xi)统的可靠(kao)性(xing)和服(fu)役(yi)寿命。

        3.3口(kou)腔(qiang)用钛(tai)及钛合金(jin)的(de)3D打(da)印(yin)制(zhi)造(zao)

        钛及钛合金(jin)在口(kou)腔领(ling)域应用(yong)时(shi)主要(yao)采(cai)用的加工(gong)方式(shi)包括(kuo)精铸(zhu)、机械精加工、焊(han)接等(deng),具有(you)工艺(yi)流(liu)程(cheng)复杂(za)且实现(xian)个(ge)性化(hua)加(jia)工(gong)困(kun)难等缺点(dian)。如(ru)修(xiu)复(fu)用(yong)钛(tai)卡环、支架(jia)、义(yi)齿(chi)等的制作需要(yao)经(jing)过(guo)可(ke)熔(rong)蜡料(liao)制(zhi)成(cheng)符(fu)合患者个(ge)体形态(tai)的蜡模,在其表面涂(tu)覆(fu)耐火(huo)包埋料(liao),制成(cheng)铸(zhu)型后(hou)放(fang)置(zhi)到(dao)铸造机中(zhong),熔化(hua)钛及(ji)钛(tai)合金注(zhu)入型(xing)腔,开型(xing),清理,激光(guang)修补(bu),表(biao)面抛光(guang)等一系(xi)列(lie)的(de)复(fu)杂(za)工(gong)艺步骤(zhou)。

        新(xin)兴起的(de)3D打印技(ji)术为口(kou)腔用(yong)钛(tai)及钛合(he)金的(de)加(jia)工(gong)提供了一(yi)种(zhong)新的思(si)路。3D打印(yin)技(ji)术(shu)是一种融(rong)合(he)近净成(cheng)形(xing)和(he)增材(cai)制造(zao)的新(xin)技(ji)术(shu),近(jin)年(nian)来(lai)取(qu)得(de)了(le)快(kuai)速(su)的(de)发展,它可以(yi)完(wan)成(cheng)复(fu)杂(za)器械的一(yi)次(ci)成形,因此(ci)可(ke)以完(wan)成(cheng)一些(xie)传统(tong)制造工(gong)艺(yi)无(wu)法(fa)完成的设计(ji),制(zhi)作(zuo)出(chu)更复(fu)杂的结(jie)构,这为(wei)个性化医疗提(ti)供了(le)契机(ji)卜。而口腔(qiang)领(ling)域是(shi)最(zui)为典型的个性化医疗(liao)领域(yu),钛(tai)及钛(tai)合金(jin)的3D技(ji)术已(yi)应(ying)用(yong)到(dao)其各(ge)个(ge)细分(fen)领(ling)域,可打印(yin)多孔(kong)支架作(zuo)为(wei)组(zu)织(zhi)工程的(de)支(zhi)架来(lai)修(xiu)复(fu)颌骨缺损(sun);可制作金属(shu)内冠、全冠,可摘(zhai)局部义(yi)齿(chi)支(zhi)架(jia),全(quan)口(kou)义齿(chi)基托(tuo);可打印(yin)个性化(hua)舌侧(ce)托(tuo)槽;可(ke)制作表(biao)面(mian)具有复(fu)杂结构的种植(zhi)体,以(yi)利(li)于更(geng)好的(de)骨(gu)整(zheng)合(he)。

        在口腔(qiang)颌(he)面外科方面(mian),由于口腔颌面(mian)结(jie)构(gou)复(fu)杂(za),个性化(hua)特征明(ming)显(xian),各种修(xiu)复(fu)与整(zheng)形(xing)手(shou)术中(zhong)所需(xu)要(yao)的植(zhi)入体或修(xiu)复(fu)体的个性(xing)化(hua)要(yao)求相(xiang)当(dang)高,采(cai)用传统加工方(fang)法难(nan)以满足(zu)要(yao)求(qiu)。3D打(da)印技(ji)术便(bian)于个(ge)性(xing)化定(ding)制(zhi),因而(er)在(zai)口腔颌(he)面(mian)修复(fu)领域中(zhong)具有(you)独(du)特的(de)优(you)势(shi)_5。在国(guo)内(nei),采(cai)用(yong)3D打(da)印(yin)技术进行颌骨修(xiu)复(fu)是目前最热门的(de)研究(jiu)。临床应(ying)用证(zheng)明,钛(tai)合(he)金3D打印(yin)下颌骨(gu)植入(ru)体制(zhi)作(zuo)精度(du)高,解(jie)剖(pou)形态个(ge)体化,手术步(bu)骤简单,操(cao)作复(fu)杂(za)性(xing)降(jiang)低(di),手(shou)术风(feng)险(xian)小,避(bi)免(mian)了大块骨(gu)移植,术(shu)后(hou)患(huan)者下(xia)颌骨(gu)的(de)完整(zheng)性、连续(xu)性、颌(he)面形(xing)态和(he)功能即(ji)刻(ke)得到恢(hui)复(fu),患(huan)者(zhe)的咬(yao)合(he)关系(xi)与术(shu)前(qian)无(wu)差(cha)异。

        在口(kou)腔(qiang)修复(fu)方(fang)面(mian),3D打(da)印技(ji)术(shu)将在(zai)未来逐(zhu)渐代(dai)替(ti)传统(tong)修(xiu)复(fu)工(gong)艺(yi)。3D打(da)印(yin)可(ke)基(ji)于所(suo)获(huo)得的(de)CAD数(shu)据,进行增(zeng)材打印制(zhi)作(zuo)并完成口腔修复(fu)领域(yu)中(zhong)的传(chuan)统(tong)CAM过(guo)程,可同时加工(gong)多(duo)个(ge)金属(shu)冠l5。复(fu)义齿的(de)三维打印(yin)设(she)计(ji)包括(kuo)牙基(ji)底(di)、牙冠(guan)、牙(ya)桥(qiao)、牙(ya)镶嵌(qian)等,当前的(de)3D打(da)印(yin)解(jie)决方(fang)案已(yi)经(jing)可以(yi)确(que)保完美的匹配(pei),从(cong)而(er)减少(shao)手(shou)动干(gan)预(yu),并实(shi)现(xian)高效(xiao)、具备(bei)完(wan)美(mei)密(mi)合性(xing)的义齿加(jia)工(gong),特别(bie)是(shi)针(zhen)对(dui)复杂(za)的(de)临床案例,可(ke)创(chuang)建复(fu)杂(za)的(de)内(nei)外(wai)冠(guan)结构(gou),实现(xian)空间(jian)、功能(neng)和美学(xue)的最(zui)佳效(xiao)果。传(chuan)统(tong)的(de)义齿(chi)制作(zuo)是(shi)一项对操作者(zhe)有(you)着(zhe)很高要(yao)求(qiu)的工作,长期(qi)以来,我(wo)国牙科技师(shi)难于(yu)培(pei)养(yang)和(he)留用(yong)。而(er)3D打(da)印速度(du)快(kuai),精(jing)度(du)高(gao),既节(jie)约(yue)了时(shi)间和劳(lao)动量(liang),而(er)且(qie)方(fang)便(bian)个性化定(ding)制(zhi),将打(da)破义齿(chi)行业(ye)的瓶颈,颠(dian)覆(fu)整(zheng)个行(xing)业(ye)的商(shang)业(ye)模(mo)式。

        在牙(ya)种(zhong)植方(fang)面(mian),通(tong)过3D打印成(cheng)形(xing)的(de)牙种植(zhi)体的(de)弹性(xing)模(mo)量(liang)更(geng)接近密(mi)质(zhi)骨,能(neng)更(geng)好地(di)满(man)足即(ji)刻(ke)种植的需(xu)求,且其丰富的表面(mian)形貌(mao)及良(liang)好的生物相(xiang)容(rong)性(xing)为(wei)其(qi)在(zai)临(lin)床应(ying)用(yong)提供(gong)了(le)基(ji)础(chu)[60。意大利(li)Leader公司(si)已成(cheng)功研发(fa)了(le)“钛(tai)骨”3D打印(yin)种(zhong)植体,该种植体(ti)是目前世(shi)界上(shang)第(di)一个(ge)采(cai)用“3D激(ji)光打(da)印(yin)金(jin)属(shu)直接(jie)成形技(ji)术(shu)”制作并获(huo)准上(shang)市(shi)的牙科(ke)种(zhong)植。“钛(tai)骨”种(zhong)植(zhi)体为梯(ti)度多孔(kong)结(jie)构,核心(xin)为致密钛,而外表面为多孔(kong)钛(tai)。与(yu)传统种(zhong)植体相比(bi)较,“钛(tai)骨”种植体(ti)的(de)弹(dan)性(xing)模量更接(jie)近人(ren)骨。

        3D打印(yin)TA1钛(tai)丝(si)

        在正(zheng)畸方(fang)面(mian),运(yun)用具备成(cheng)本(ben)效(xiao)益(yi)的(de)常(chang)用(yong)矫(jiao)治(zhi)器CAD设(she)计(ji)软件,3D打(da)印(yin)技(ji)术(shu)可以轻松定制所有(you)类型的(de)矫治器,包(bao)括夜用咬合板、固(gu)位(wei)器、个(ge)性(xing)化(hua)带环(huan)、牙合(he)板(ban)、扩弓器、生物调节器(qi)、双(shuang)牙(ya)合(he)板等。

        4、结语

        随(sui)着我(wo)国(guo)国(guo)民经(jing)济的快速发展、人口老(lao)龄化问(wen)题(ti)和(he)人们(men)更(geng)加注(zhu)重(zhong)健(jian)康,口(kou)腔(qiang)领域用钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)牙种(zhong)植(zhi)体(ti)、颌骨(gu)修复钉(ding)板、义齿等(deng)用(yong)量(liang)将快速增长,但(dan)与发达国(guo)家(jia)相比,我国(guo)口(kou)腔领域用钛(tai)及钛(tai)合金从(cong)新型材(cai)料(liao)研发、表面改性(xing)、3D打(da)印(yin)等新技术应(ying)用(yong)到(dao)有(you)关的(de)医疗(liao)器(qi)械(xie)研发(fa)都(dou)存(cun)在(zai)着差(cha)距,国(guo)内(nei)口(kou)腔领域用(yong)钛(tai)及钛(tai)合金(jin)产(chan)、学、研各(ge)界(jie)还(hai)要(yao)进(jin)一(yi)步密(mi)切(qie)合作,不(bu)断(duan)加强口(kou)腔用(yong)钛及(ji)钛(tai)合金的(de)研(yan)究和应用(yong)。

        (1)加快不含Al、V、Ni等(deng)元素(su)的(de)高生物相容(rong)性(xing)的(de)口(kou)腔用(yong)钛(tai)合金,特(te)别是口(kou)腔领域专用的(de)钛及(ji)钛(tai)合金研发,同时推进(jin)其标准(zhun)化。

        (2)目前用钛(tai)合(he)金(jin)的(de)生产厂家由于缺乏(fa)针对(dui)口(kou)腔(qiang)领域应(ying)用的统一和(he)高质量的(de)内(nei)控用(yong)材(cai)标(biao)准(zhun),这(zhe)导(dao)致口腔用钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金参(can)差不齐(qi)、批(pi)次质(zhi)量稳定性(xing)差(cha)。

        这(zhe)将严重影响(xiang)口(kou)腔用(yong)钛(tai)合(he)金医(yi)疗器械(xie)的质(zhi)量,口腔(qiang)用常(chang)规钛及钛(tai)合金(jin)的质(zhi)量水平应进(jin)一步(bu)提升。

        (3)目前(qian)由于(yu)国内口腔领域(yu)的钛及钛合(he)金(jin)的使用(yong)量相(xiang)对(dui)较(jiao)小,针(zhen)对该(gai)领域使(shi)用(yong)的钛(tai)及(ji)钛(tai)合金的系(xi)统(tong)深人的(de)摩(mo)擦学特性研(yan)究较少(shao),由摩(mo)擦(ca)学特(te)性(xing)所(suo)引(yin)起(qi)的(de)器(qi)械寿命(ming)变(bian)化(hua)相应的研(yan)究更少(shao)。今(jin)后应进一(yi)步(bu)加(jia)强(qiang)有(you)关(guan)口(kou)腔(qiang)用(yong)钛(tai)合(he)金的(de)摩擦(ca)学研究。

        (4)钛及(ji)钛(tai)合金(jin)的(de)3D打(da)印技术在(zai)口腔领域(yu)普(pu)及的难(nan)度和瓶(ping)颈包括(kuo)设(she)备(bei)投(tou)入高(gao)、标(biao)准化(hua)推(tui)进缓(huan)慢、加工(gong)工艺研究(jiu)少等问(wen)题。产(chan)、学、研(yan)界(jie)应密切合作开(kai)发专(zhuan)门用于研发生产(chan)口(kou)腔(qiang)义齿(chi)、颌骨(gu)网板(ban)等(deng)的(de)专用(yong)3D打印(yin)设(she)备(bei),进(jin)一步国(guo)产化并降低其成本(ben)和(he)售价(jia);加(jia)快制(zhi)定(ding)3D打(da)印(yin)钛及钛(tai)合金(jin)在(zai)口(kou)腔(qiang)领域(yu)的行(xing)业标准,这(zhe)对(dui)于(yu)推动钛(tai)及钛合金(jin)在(zai)口(kou)腔(qiang)领(ling)域的(de)应(ying)用也具有(you)极为(wei)重要的(de)作用。

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