引言(yan)
钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金由(you)于具有(you)优(you)良的生(sheng)物力(li)学(xue)性能、生(sheng)物(wu)相(xiang)容(rong)性(xing)和耐(nai)蚀性(xing),成为(wei)当(dang)前(qian)最具(ju)吸(xi)引力(li)的(de)医用金属材(cai)料之一(yi)。同时,钛及(ji)钛合金(jin)还(hai)具(ju)有(you)对(dui)MRI无(wu)磁(ci)场(chang)干扰、在口(kou)腔内无(wu)异(yi)味(wei)、导(dao)热率低(di)、不易(yi)刺激(ji)牙(ya)神(shen)经等优点,在口腔(qiang)领域展(zhan)现出(chu)了(le)良(liang)好的临(lin)床应(ying)用(yong)效(xiao)果(guo),已广泛(fan)用于制作(zuo)冠(guan)桥、种(zhong)植(zhi)体基(ji)台(tai)、义齿(chi)支架、正畸弓钛(tai)丝(si)等,以及种植体、医用钛板(ban)、钛钉、钛网(wang)、正畸支抗钉等(deng)植人物。

为促(cu)进钛(tai)及钛(tai)合(he)金(jin)在口腔(qiang)领(ling)域(yu)的应(ying)用(yong),阐述了口腔用(yong)新(xin)型(xing)钛合(he)金(jin)开发、钛(tai)及(ji)钛合金表面(mian)改性(xing)、钛及(ji)钛合(he)金(jin)的(de)3D打(da)印技术(shu)在口(kou)腔(qiang)领(ling)域中(zhong)的应用(yong)等方(fang)面的(de)国内应用(yong)现(xian)状和存在的(de)问(wen)题(ti),并(bing)对其(qi)应(ying)用(yong)进(jin)行了展望(wang)。
1、口(kou)腔(qiang)用钛(tai)及钛合金(jin)材料(liao)的沿革(ge)
钛(tai)丝、钛板、钛网(wang)等钛及(ji)钛合金(jin)作为医(yi)用(yong)金属(shu)材(cai)料(liao)可追溯(su)到(dao)20世纪(ji)40年代(dai)初,Bothe等首次(ci)把(ba)钛引入(ru)到(dao)医(yi)学领(ling)域;20世纪50年代初,英美(mei)等(deng)国家(jia)首先(xian)采用纯钛(tai)来(lai)制(zhi)造接骨(gu)板、螺(luo)钉、髓内钉(ding)和(he)髋(kuan)关节等(deng)植(zhi)入物器械。
1958年,Branemark等人首(shou)次将钛合金引(yin)入到(dao)口腔(qiang)领域,率先(xian)开(kai)展了(le)对牙(ya)科钛(tai)种(zhong)植体(ti)的研(yan)究,并于(yu)1965年将(jiang)其(qi)应(ying)用(yong)于(yu)临床(chuang),并(bing)提出了(le)骨(gu)结合(he)的理(li)念;20世纪6O年代,Buehler利(li)用(yong)钛(tai)镍(nie)合金(jin)的超弹(dan)性和(he)记(ji)忆(yi)效(xiao)应(ying)将其用(yong)于(yu)制作(zuo)正(zheng)畸丝(si);20世纪(ji)80年代(dai)起,美(mei)、13、德(de)等(deng)国(guo)开始将(jiang)钛及钛合金用于制作(zuo)牙(ya)科(ke)冠(guan)、桥(qiao)、基(ji)托(tuo)、卡环和(he)冠钉等,现在钛已(yi)越来越(yue)受到(dao)牙(ya)科(ke)医(yi)生(sheng)和(he)患(huan)者(zhe)的重视。
2、口腔(qiang)用(yong)钛及(ji)钛(tai)合金材料(liao)的优势(shi)
钛及钛(tai)合(he)金(jin)作为口(kou)腔(qiang)用材(cai)料的优(you)点主(zhu)要有(you):①在酸(suan)性(xing)和碱性(xing)环(huan)境(jing)下溶化量(liang)少,无(wu)腐(fu)蚀(shi)、变色(se)问(wen)题;②安全性(xing)高,不(bu)会(hui)出(chu)现镍合(he)金引(yin)起的超敏反(fan)应(ying);③钛(tai)由于(yu)对(dui)MRI无(wu)磁(ci)场(chang)干扰(rao),患(huan)者做MRI检(jian)查时无须(xu)拆掉(diao)义(yi)齿(chi)或(huo)种(zhong)植(zhi)体;④纯(chun)钛的密(mi)度(du)仅(jin)为(wei)4.5g/cm3,与自然(ran)牙(ya)齿的(de)密度接(jie)近,制作的义齿(chi)重(zhong)量(liang)轻(qing),镶牙(ya)装(zhuang)着(zhe)感(gan)好(hao);⑤纯钛的热传(chuan)导(dao)率低(di),对牙髓无刺激性;⑥与传(chuan)统的口腔(qiang)材(cai)料相比,具有咀(ju)嚼时(shi)不(bu)改(gai)变(bian)食物(wu)味(wei)道(dao)的(de)特性(xing)。因此,钛(tai)及钛(tai)合(he)金是迄今为(wei)止临床应(ying)用(yong)效果(guo)最(zui)佳的(de)El腔(qiang)材(cai)料之一。
口(kou)腔(qiang)用(yong)钛及钛(tai)合金与(yu)其它领域(yu)的生物(wu)医用钛及钛合(he)金(jin)相同,按材(cai)料(liao)显微(wei)组(zu)织类(lei)型(xing)可分(fen)为α型钛(tai)合金(jin)(如(ru)纯(chun)钛(tai)系(xi)列(lie))、α+β型(xing)钛合金(jin)(如Ti-6A1-4V等(deng))和型(xing)钛(tai)合(he)金(jin)(如Til2Mo6Zr2Fe等)。纯钛(tai)等α型(xing)钛(tai)合(he)金(jin)虽然(ran)在生(sheng)理环(huan)境(jing)中具有优(you)良(liang)的(de)抗腐蚀(shi)性(xing),但其(qi)强度(du)较低(di)、耐(nai)磨性(xing)较差,在口腔(qiang)领(ling)域主要用(yong)于(yu)义齿(chi)、牙种(zhong)植(zhi)体(ti)、颅颌(he)钉(ding)板(ban)等(deng)。α+β型(xing)钛合(he)金的典(dian)型代表为(wei)Ti-l5A1.4V、Ti-l5Al_7Nh等(deng)合金(jin),具有较(jiao)高的强度(du)和(he)综(zong)合(he)的加工性(xing)能(neng),主(zhu)要(yao)用于制作(zuo)正(zheng)畸支抗(kang)钉(ding)、种(zhong)植(zhi)体(ti)的中心螺(luo)钉等,也可用(yong)于(yu)颅(lu)颌钉板(ban)。20世(shi)纪(ji)90年代(dai)以来,一(yi)系列新型(xing)β型钛合金(介稳(wen)或稳定)问(wen)世。β型钛(tai)合(he)金(jin)具(ju)有高强(qiang)度(du)和良好的(de)可成(cheng)形(xing)性,且具(ju)有(you)低弹性模(mo)量(liang)和(he)超级耐(nai)蚀(shi)性,因(yin)而(er)受到极大(da)重(zhong)视(shi)并(bing)很(hen)快得(de)到发展。钛(tai)合(he)金(jin)在口(kou)腔(qiang)修(xiu)复领域作为种(zhong)植(zhi)体材(cai)料、颌骨修(xiu)复(fu)钉板(ban)材料(liao)、正(zheng)畸弓丝(si)材料等方面(mian)的(de)开(kai)发(fa)也备受(shou)关(guan)注。
3、口腔(qiang)用钛(tai)及钛(tai)合(he)金材(cai)料(liao)的研(yan)究(jiu)现(xian)状
3.1口腔用新型钛(tai)合(he)金开(kai)发
相(xiang)对于其它金(jin)属材(cai)料(liao),钛(tai)及(ji)钛(tai)合金(jin)在口腔修(xiu)复领(ling)域的应(ying)用(yong)较晚(wan)。主(zhu)要由(you)于钛在高(gao)温(wen)下的反应(ying)性特(te)别(bie)强,对(dui)铸造设备及造(zao)型材(cai)料都(dou)有特(te)别的(de)要(yao)求(qiu)。
早期(qi)很(hen)多研究多集中(zhong)于钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金(jin)的(de)铸造(zao)、与包(bao)埋(mai)材料层的反(fan)应(ying)、铸(zhu)件(jian)的(de)抛光、焊接(jie)等方(fang)面(mian)。当前(qian)针(zhen)对口腔(qiang)用的(de)新型钛合(he)金的(de)研发(fa)正在(zai)快速(su)发(fa)展,但(dan)根(gen)据作(zuo)者(zhe)在(zai)国家(jia)药监(jian)局网站的初(chu)步(bu)统计,目(mu)前国内的口(kou)腔(qiang)修复(fu)用钛(tai)及(ji)钛合金(jin),包括种(zhong)植(zhi)体(ti)、颌(he)骨接(jie)骨板、螺钉、正(zheng)畸支(zhi)抗钉(ding)等(deng)医疗器械仍(reng)以(yi)纯钛(tai)和Ti-6Al-4V、Ti-6A1-7Nb、TiNi合(he)金为主,占到(dao)约80%以上。虽(sui)然这(zhe)些钛及(ji)钛合(he)金具(ju)有(you)十(shi)分优(you)异的性能,但其在(zai)在(zai)临(lin)床应用时(shi)会析(xi)出(chu)极(ji)微(wei)量的Al、V、Ni等离子,降(jiang)低了其(qi)生物(wu)相(xiang)容(rong)性,且(qie)有可(ke)能对人体造成潜在危(wei)害。
在诸(zhu)多的新(xin)型钛(tai)合金口(kou)腔修复(fu)材(cai)料(liao)中(zhong),钛锆合(he)金很早就(jiu)引起了(le)研究(jiu)人(ren)员(yuan)的注意(yi),钛(tai)锆(gao)合金在经过一(yi)系(xi)列的检测(ce)分析(xi)之后(hou),确(que)定(ding)对(dui)人(ren)体无害(hai),不会刺激人体(ti),更(geng)没(mei)有(you)致癌(ai)变与畸变(bian)的(de)可(ke)能(neng)。甚至(zhi)有学者认为,钛锆合金(jin)是性(xing)价(jia)比(bi)最(zui)高的(de)修复(fu)材(cai)料,适(shi)合各(ge)种各(ge)样(yang)的口(kou)腔(qiang)修复(fu)。在(zai)钛锆(gao)合金的(de)基础上,张(zhang)欣等(deng)卜(bo)开(kai)发出(chu)了(le)新型(xing)的(de)牙(ya)科用(yong)TiZrNbSn合(he)金(jin),并(bing)对合(he)金(jin)的(de)力学性(xing)能(neng)、耐腐蚀(shi)性能、生物(wu)安全(quan)性、摩擦(ca)磨损性(xing)能、铸造性能(neng)、焊(han)接(jie)性能等(deng)进行了全(quan)面(mian)的研究(jiu),认(ren)为该(gai)合金非常适合(he)于牙科使(shi)用(yong)。中(zhong)科院金属(shu)所(suo)郝(hao)玉琳等(deng)。。研制的Ti24Nb4Zr7.6Sn合金(jin)由于(yu)具(ju)有(you)较(jiao)低(di)的弹(dan)性(xing)模量(liang)和较高(gao)的(de)强度,也是一(yi)种非(fei)常适合口腔领域(yu)使(shi)用的(de)新(xin)型钛(tai)合金(jin)。由西北(bei)有色金(jin)属研究院于振(zhen)涛(tao)等研制(zhi)的(de)新(xin)型β稳(wen)定(ding)型钛合(he)金TLM和(he)TLE合(he)金(jin)具有(you)易加(jia)工(gong)成各(ge)种(zhong)材料(包(bao)括板(ban)、棒、丝(si)等)、综(zong)合(he)性能(neng)优(you)良(liang)(如(ru)中高强(qiang)度、较(jiao)低弹性(xing)模量、良好(hao)塑(su)韧性、抗(kang)疲(pi)劳、耐(nai)蚀等(deng))的(de)特点,也非常适合于齿科(ke)使用(yong)。徐(xu)丽(li)娟(juan)等(deng)卜(bo)研究了一(yi)系(xi)列(lie)Mo含(han)量(liang)不(bu)同的Ti.Mo合金(jin),发现Mo含量(liang)增(zeng)加有(you)利(li)于合(he)金(jin)组织(zhi)的细化和塑性的(de)提高(gao)。Ti.Mo合金(jin)适(shi)宜作为牙(ya)科修(xiu)复(fu)材料(liao),是一种(zhong)有(you)发(fa)展(zhan)前景(jing)的(de)口(kou)腔修复用钛(tai)合金。
针(zhen)对(dui)口腔用钛(tai)合金(jin)的(de)抗菌性(xing)研(yan)究方(fang)面,张二林等(deng)研制了(le)一系列的含(han)铜(tong)钛(tai)合(he)金,合金中的cu元(yuan)素(su)均以.Cu抗(kang)菌(jun)相形(xing)式存在,保证了(le)合(he)金的整(zheng)体(ti)抗菌(jun)性(xing)。通过大量(liang)的实(shi)验(yan)对(dui)该(gai)材(cai)料(liao)的(de)生(sheng)物(wu)安(an)全性(xing)及其(qi)体内外的(de)抗菌(jun)性(xing)进(jin)行(xing)了(le)验(yan)证,为该(gai)材料的临床应(ying)用奠定了(le)良(liang)好的(de)理论基(ji)础(chu)。郑(zheng)玉峰等研(yan)制了新型(xing)抗菌功(gong)能型口(kou)腔正畸用(yong)TiNiAg合金,发现该(gai)合金的抗腐蚀性与(yu)纯钛(tai)相(xiang)当(dang),无明显(xian)的(de)细胞毒性,但与TiNi合金相(xiang)比表(biao)现出(chu)了明(ming)显(xian)的(de)抑(yi)制细菌黏附的能力,而其强度、塑性(xing)等(deng)力学参(can)数与(yu)TiNi合(he)金相(xiang)当(dang),有望(wang) 成(cheng)为一(yi)种新(xin)型的口腔(qiang)正(zheng)畸材料。TiGa和TiGe合金也适(shi)合(he)发展成(cheng)为(wei)新(xin)型的口腔修(xiu)复(fu)材(cai)料(liao)。

钛(tai)合金(jin)作为正(zheng)畸(ji)材(cai)料(liao)方面(mian),镍钛合(he)金弓(gong)丝(si)在(zai)正(zheng)畸(ji)临(lin)床应用(yong)大(da)致(zhi)经(jing)历(li)了(le)3个主(zhu)要的(de)发(fa)展阶(jie)段(duan):①普(pu)通(tong)镍(nie)钛合(he)金(jin)弓丝(si)时代(dai);②超弹(dan)性(xing)镍(nie)钛(tai)合(he)金(jin)弓丝时代(dai);③具有(you)真(zhen)正形(xing)状(zhuang)记忆(yi)功(gong)能的镍钛弓(gong)丝(si)时(shi)代(dai)。第3代弓(gong)丝刚(gang)性(xing)低(di)、回(hui)弹(dan)性(xing)好(hao),其(qi)相变(bian)温(wen)度A在(zai)35左右,可在正常(chang)口(kou)腔(qiang)温(wen)度内(nei)发生(sheng)相(xiang)变(bian),从(cong)而(er)表(biao)现(xian)出超(chao)弹性(xing)和(he)临(lin)床所(suo)需(xu)要(yao)的形(xing)状记(ji)忆(yi)功(gong)能。口(kou)钛丝(si)的(de)弹(dan)性(xing)模量较低,回弹(dan)性(xing)好(hao),且(qie)具(ju)有可成形能(neng)力,是(shi)正(zheng)畸治(zhi)疗(liao)中期及最(zui)后精细调整阶段的理(li)想材(cai)料。目(mu)前取得应用(yong)的钛(tai)合金正(zheng)畸(ji)丝(si)材(cai)料(liao)为TMA,名义(yi)成分为Til1Mo6Zr4Sn。在(zai)TMA合(he)金中(zhong)只(zhi)有(you)Mo一(yi)种(zhong)稳(wen)定(ding)结(jie)构的元素(su),而Mo由于熔点(dian)高,易氧化,在合(he)金(jin)中(zhong)不易(yi)均匀化(hua)引。Nb是结(jie)构(gou)稳(wen)定(ding)元(yuan)素,可显著改(gai)善(shan)钛合(he)金(jin)的塑性。因此(ci),牛金(jin)龙等人以(yi)TMA钛合金(jin)为(wei)基(ji)础,通(tong)过添(tian)加Nb元(yuan)素,使(shi)合(he)金具有更高(gao)的结构稳定性(xing),也更(geng)容(rong)易加(jia)工。
3.2口(kou)腔用钛(tai)合金的(de)表面改性
根(gen)据(ju)不同(tong)的细分(fen)应用领域,口腔用(yong)钛(tai)合金(jin)的表(biao)面改(gai)性主要分为3个(ge)方(fang)向(xiang):提(ti)高钛瓷(ci)结(jie)合强度(du)、提高生物(wu)活(huo)性、提高(gao)耐磨(mo)性(xing)。
3.2.1钛(tai)瓷(ci)结(jie)合(he)强(qiang)度(du)
钛(tai)及(ji)钛(tai)合金在(zai)口(kou)腔(qiang)修复(fu)领域应(ying)用(yong)时(shi),由于钛瓷间(jian)的结(jie)合强度难以(yi)达(da)到传(chuan)统(tong)合(he)金(jin)与瓷结合水(shui)平(25MPa),临(lin)床(chuang)应用易出(chu)现(xian)崩瓷(ci)现象(xiang)引,因(yin)此(ci)增强钛瓷结合强度仍(reng)是(shi)目(mu)前(qian)研究(jiu)人(ren)员(yuan)所关注的焦点(dian)。
目(mu)前(qian)改善钛瓷结(jie)合强度(du)的表面(mian)改(gai)性的(de)方法主要(yao)有喷(pen)砂(sha)、微弧氧化(hua)、预氧(yang)化、化(hua)学处(chu)理以及(ji)表面(mian)涂(tu)层(ceng)等(deng)。喷(pen)砂方法(fa)操(cao)作(zuo)较为(wei)简便,通过工艺(yi)参(can)数(shu)调整(zheng)对(dui)钛(tai)表(biao)面进行(xing)喷砂处(chu)理(li)均(jun)可以达到较好(hao)的(de)钛(tai)瓷结(jie)合强(qiang)度(du)。微弧(hu)氧化(hua)法也是(shi)较(jiao)好的(de)一种提高(gao)钛瓷结合强度(du)的(de)方(fang)法,微(wei)弧氧(yang)化(hua)后钛瓷的结(jie)合(he)强度能够提(ti)高(gao)45%左右。孙晟(cheng)宇等研究发(fa)现,在(zai)700℃时(shi)对钛(tai)进(jin)行(xing)预(yu)氧(yang)化(hua)可(ke)明(ming)显增(zeng)强纯钛与(yu)瓷(ci)的(de)结合强度。预氧化(hua)温(wen)度(du)对(dui)钛瓷结(jie)合(he)强(qiang)度有重要影(ying)响(xiang),当(dang)预氧化(hua)温度为750℃时,钛瓷(ci)结合强度(du)达到(dao)最(zui)大值(zhi)(28.9MPa),与(yu)未(wei)预(yu)氧化(hua)相(xiang)比提(ti)高(gao)了17%L37。纯钛(tai)经除(chu)气(真(zhen)空状(zhuang)态(tai))和(he)预(yu)氧化(hua)处(chu)理后能获(huo)得较高(gao)的(de)钛(tai)瓷结(jie)合(he)强(qiang)度(大(da)于(yu)25MPa),能(neng)够(gou)满(man)足(zu)临(lin)床(chuang)使用(yong)要求。
钛(tai)表(biao)面的过(guo)度氧化又会降(jiang)低钛瓷(ci)结合(he)强度,但在钛(tai)表面制(zhi)备(bei)一(yi)层能够(gou)在高温下(xia)隔(ge)绝(jue)氧(yang)向钛晶格(ge)扩(kuo)散的涂(tu)层(ceng),就(jiu)可(ke)避免(mian)钛(tai)在烧(shao)结过程(cheng)中(zhong)产生过(guo)厚(hou)的氧(yang)化(hua)膜(mo)。目前表面(mian)改性的(de)方法有(you)很多,所(suo)使(shi)用(yong)的(de)涂(tu)层元素(su)有(you)铬(ge)、铂、钯(ba)、氮(dan)、硅(gui)、锆等,钛瓷结合强(qiang)度随(sui)涂(tu)层(ceng)种(zhong)类(lei)和(he)方法的不同而有所(suo)差(cha)异,但(dan)钛(tai)表面(mian)涂层技(ji)术(shu)目前还停(ting)留在(zai)试验阶(jie)段(duan),未(wei)能(neng)取得(de)广泛使用(yong)。另(ling)外涂(tu)层法(fa)相对于(yu)喷砂(sha)、氧化等(deng)处(chu)理(li)手段,需要相(xiang)对(dui)较(jiao)为复杂的设备(bei)装置(zhi),在齿(chi)科(ke)技(ji)工厂的(de)普(pu)及存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)现实(shi)困(kun)难。
3.2.2生物(wu)活(huo)性(xing)
钛(tai)及钛合(he)金作为口腔领域的植(zhi)人(ren)材料(liao),在(zai)使(shi)用过程(cheng)中(zhong)还存(cun)在骨(gu)结合时(shi)间长(zhang)、骨(gu)结(jie)合(he)强度(du)低(di)及游离金(jin)属(shu)离子(zi)对(dui)人(ren)体组织(zhi)的(de)潜在(zai)影响(xiang)等问题(ti)。通过(guo)表面改性(xing)使其表(biao)面(mian)具有(you)生(sheng)物(wu)活性并能够与骨组织(zhi)形成(cheng)生(sheng)物性(xing)结合,是(shi)口腔(qiang)种植(zhi)材料研究的(de)热点(dian)之(zhi)一(yi)。李莺等以钛、种植(zhi)体(ti)、表(biao)面(mian)改性、骨整合及(ji)其英(ying)文(wen)为关键(jian)词(ci)对国(guo)内(nei)外(wai)的(de)2007年(nian)1月至(zhi)2013年2月(yue)的相(xiang)关(guan)文(wen)献(xian)进行了(le)检索(suo)和分(fen)析,结(jie)果(guo)发现,牙种(zhong)植(zhi)体(ti)的(de)表(biao)面(mian)特(te)性可(ke)影响(xiang)种植体(ti)植(zhi)入(ru)后的(de)生物(wu)学反应(ying),决定(ding)组织细胞(bao)在其表(biao)面的(de)黏附、增殖、分(fen)化及(ji)矿化(hua),影响蛋白质的吸(xi)收,直接影响(xiang)界(jie)面(mian)的(de)骨(gu)愈(yu)合(he)速度、骨结(jie)合(he)率(lv)和(he)骨结合强度,对(dui)种(zhong)植体(ti)功(gong)能的(de)正(zheng)常行使(shi)具有十(shi)分重(zhong)要的作用(yong)。加(jia)。众(zhong)多研(yan)究(jiu)者(zhe)采用各(ge)种各样(yang)的方法来(lai)实现(xian)种植(zhi)体(ti)的(de)表面改(gai)性(xing)以达(da)到早期骨整(zheng)合和(he)更高(gao)的结(jie)合(he)强(qiang)度,主要(yao)包(bao)括(kuo)3种策(ce)略(lve),即(ji)物(wu)理改(gai)性(xing)、化学改(gai)性和(he)生(sheng)物(wu)化(hua)学(xue)改(gai)性。物理(li)改(gai)性(xing)主(zhu)要指(zhi)的(de)是(shi)种(zhong)植体(ti)表(biao)面超微结构的改变,包(bao)括(kuo)钛(tai)浆喷覆、喷砂酸(suan)蚀(shi)、激光处(chu)理、电解蚀刻(ke)、离子(zi)注入(ru)、物(wu)理(li)气相(xiang)沉(chen)积、表(biao)面(mian)陶瓷(ci)化等(deng);化(hua)学(xue)改性是(shi)通过(guo)改变载(zai)体(ti)表(biao)面(mian)的(de)化(hua)学特性,使(shi)之产(chan)生与(yu)细(xi)胞(bao)表面(mian)分子(zi)之(zhi)间(jian)的(de)特(te)异(yi)相(xiang)互作(zuo)用(yong),不(bu)仅作(zuo)用于(yu)细(xi)胞表面(mian),而(er)且会引(yin)起(qi)细胞(bao)内部(bu)结(jie)构和(he)功(gong)能密切(qie)相关的(de)变(bian)化,包括阳极(ji)氧化、溶(rong)胶(jiao)凝胶、化(hua)学气相(xiang)沉积、酸(suan)碱处(chu)理等;生物(wu)化学(xue)改(gai)性是(shi)通(tong)过将特(te)定(ding)的(de)蛋白(bai)、酶(mei)或(huo)肽(tai)固定(ding)于(yu)种(zhong)植体(ti)表(biao)面(mian),来(lai)诱导(dao)成(cheng)骨(gu)细(xi)胞增(zeng)殖(zhi)分化,更为(wei)直(zhi)接(jie)有(you)效的促进(jin)骨整(zheng)合(he),主(zhu)要(yao)包括物(wu)理(li)吸(xi)附法(fa)、化(hua)学(xue)固(gu)定法、层层自组装法及(ji)涂层载体法。林(lin)曦(xi)等(deng)。分析(xi)了近(jin)年(nian)来的(de)研(yan)究(jiu)热点——种植体表面(mian)的化(hua)学(xue)特(te)征,从(cong)化学(xue)结构、润(run)湿(shi)性、表面电(dian)荷(he)、表面自由(you)能(neng)等(deng)几(ji)个(ge)角度(du)来进(jin)行(xing)分析,其目(mu)的(de)在(zai)于(yu)更具(ju)体地(di)解释(shi)表面(mian)改性(xing)后种(zhong)植体活化(hua)的可能(neng)机制(zhi)。结(jie)果(guo)发(fa)现(xian),大部分的(de)研(yan)究(jiu)都显(xian)示亲(qin)水性(xing)的(de)表(biao)面(mian)更有利(li)于(yu)早期的(de)骨(gu)结(jie)合(he),这可能是种(zhong)植(zhi)体表(biao)面带电荷(he)越(yue)多(duo),越(yue)能(neng)促(cu)进(jin)骨结合(he)的形成;目前晶(jing)型(xing)的改(gai)变(bian)对表(biao)面活性的(de)影响机制(zhi)尚(shang) 不明(ming)确(que),值得进(jin)一(yi)步(bu)研(yan)究(jiu)。孙(sun)磊等通过(guo)对(dui)已有文(wen)献(xian)的(de)分(fen)析(xi),发现(xian)钛基种(zhong)植体(ti)表(biao)面的抗(kang)菌改(gai)性(xing)可(ke)降(jiang)低(di)细菌的(de)黏(nian)附(fu)和(he)增(zeng)殖(zhi),从(cong)而降(jiang)低(di)种(zhong)植(zhi)体(ti)周围炎的(de)发生率,提(ti)高(gao)种(zhong)植义(yi)齿修复(fu)的(de)成(cheng)功(gong)率。这(zhe)有利于(yu)进一(yi)步(bu)提(ti)高种植体的(de)生(sheng)物活性(xing)和相(xiang)容(rong)性。
3.2.3耐(nai)磨性(xing)
钛及(ji)钛(tai)合(he)金作为(wei)口腔(qiang)用材(cai)料(liao),良好的耐磨(mo)损(sun)性(xing)和抗疲劳性(xing)是(shi)保(bao)障(zhang)其长期使用(yong)的(de)一(yi)个关(guan)键因(yin)素。种(zhong)植材料的(de)耐(nai)磨性尤为(wei)重(zhong)要(yao),种(zhong)植失败(bai)经常(chang)就是由(you)于(yu)种植(zhi)体过(guo)度磨损(sun)后残留物(wu)的(de)积聚引(yin)起免(mian)疫(yi)反(fan)应,释(shi)放(fang)溶(rong)解酶,破坏骨(gu)质导(dao)致种植(zhi)体(ti)松动(dong)脱落。纯(chun)钛的(de)强度和(he)耐磨(mo)损(sun)性能均较(jiao)低,这不(bu)仅影响(xiang)其(qi)在临(lin)床上(shang)作(zuo)为(wei)种(zhong)植体的应用(yong)效果(guo),同(tong)时(shi)也限制(zhi)了(le)其在固定长桥、支架等方(fang)面的应(ying)用(yong)。
朱禹(yu)赫等(deng)副(fu)研究表明,在(zai)牙周维(wei)护过(guo)程中钛(tai)种(zhong)植(zhi)体(ti)表(biao)面(mian)可能(neng)受到不同程(cheng)度(du)的磨损,从(cong)而(er)影响(xiang)种植(zhi)体的长(zhang)期使用(yong)效(xiao)果,因而(er)提示术者在临床操(cao)作(zuo)中(zhong)必(bi)须(xu)熟(shu)练(lian)掌(zhang)握(wo)牙周(zhou)维护技(ji)能(neng),严(yan)格(ge)控(kong)制工(gong)作(zuo)压力(li)与(yu)功(gong)率(lv),耐心(xin)细(xi)致(zhi)地进行(xing)种(zhong)植体(ti)牙(ya)周(zhou)维护治疗(liao),避(bi)免钛种(zhong)植体受(shou)到磨损(sun)。张哲(zhe)等(deng)采(cai)用(yong)激光(guang)物理(li)、等(deng)离子体(ti)增(zeng)强化(hua)学(xue)气相(xiang)沉积等(deng)方法(fa),在(zai)口(kou)腔用钛(tai)表面(mian)制(zhi)备的(de)类(lei)金刚(gang)石(shi)膜(mo)具(ju)有良好(hao)的生物(wu)摩(mo)擦(ca)学(xue)性(xing)能(neng),有望在(zai)临床(chuang)应(ying)用(yong)中(zhong)改善(shan)种植体/基(ji)台系统的(de)长(zhang)期稳(wen)定性(xing),提(ti)高牙种(zhong)植体系(xi)统(tong)的可(ke)靠(kao)性和(he)服役寿命。
3.3口腔(qiang)用钛(tai)及钛合(he)金(jin)的3D打印(yin)制(zhi)造(zao)
钛(tai)及钛合金在口腔(qiang)领(ling)域(yu)应用(yong)时主(zhu)要采用的加(jia)工(gong)方(fang)式(shi)包(bao)括精铸、机械精加工、焊接(jie)等,具(ju)有工艺(yi)流程(cheng)复(fu)杂(za)且实(shi)现(xian)个性(xing)化加(jia)工困难(nan)等缺点。如(ru)修(xiu)复用钛(tai)卡环(huan)、支架(jia)、义(yi)齿(chi)等(deng)的制作(zuo)需(xu)要(yao)经过可熔蜡(la)料(liao)制(zhi)成(cheng)符(fu)合患者(zhe)个体形态的(de)蜡模(mo),在其(qi)表(biao)面涂覆(fu)耐(nai)火包(bao)埋(mai)料(liao),制(zhi)成(cheng)铸(zhu)型(xing)后(hou)放(fang)置(zhi)到(dao)铸(zhu)造机(ji)中,熔(rong)化钛及钛合(he)金(jin)注(zhu)入(ru)型腔,开型,清理,激(ji)光修(xiu)补(bu),表面抛光(guang)等(deng)一系(xi)列(lie)的复杂(za)工(gong)艺(yi)步骤。
新兴起的(de)3D打(da)印技术为口(kou)腔用钛及(ji)钛(tai)合(he)金的加工提供(gong)了(le)一种(zhong)新的(de)思(si)路(lu)。3D打(da)印(yin)技术(shu)是一种融(rong)合(he)近(jin)净成形(xing)和(he)增材(cai)制(zhi)造(zao)的新技(ji)术,近年来取(qu)得(de)了快速(su)的(de)发展(zhan),它(ta)可以完成(cheng)复(fu)杂器(qi)械的(de)一次成(cheng)形,因此(ci)可以(yi)完(wan)成(cheng)一(yi)些(xie)传统制造工(gong)艺(yi)无法完成的设(she)计,制(zhi)作(zuo)出更(geng)复(fu)杂(za)的结(jie)构(gou),这(zhe)为个性化医疗提(ti)供(gong)了契机(ji)卜(bo)。而口(kou)腔领(ling)域是最(zui)为(wei)典型(xing)的个性化(hua)医疗(liao)领(ling)域(yu),钛及钛合金的(de)3D技(ji)术已应(ying)用到(dao)其各(ge)个(ge)细分领域,可打(da)印(yin)多孔支架作为(wei)组(zu)织(zhi)工程(cheng)的(de)支架来修复(fu)颌(he)骨缺(que)损;可制作(zuo)金(jin)属内(nei)冠(guan)、全(quan)冠(guan),可摘(zhai)局(ju)部义(yi)齿(chi)支架,全(quan)口(kou)义齿基托;可打印(yin)个(ge)性(xing)化(hua)舌侧托(tuo)槽(cao);可制(zhi)作表面(mian)具有复(fu)杂结构(gou)的(de)种植体,以利于(yu)更好(hao)的骨整合。
在(zai)口腔(qiang)颌面外(wai)科(ke)方(fang)面,由于口腔(qiang)颌(he)面(mian)结(jie)构(gou)复杂(za),个性化特(te)征(zheng)明显,各(ge)种(zhong)修(xiu)复(fu)与整形(xing)手(shou)术中所需要的植(zhi)入(ru)体(ti)或修复体的个性化要求(qiu)相(xiang)当高,采(cai)用(yong)传(chuan)统(tong)加工(gong)方(fang)法(fa)难(nan)以满(man)足要(yao)求(qiu)。3D打(da)印技(ji)术(shu)便于个性(xing)化定制(zhi),因(yin)而在口腔颌面(mian)修复领(ling)域中(zhong)具(ju)有独(du)特的(de)优势(shi)_5。在(zai)国(guo)内,采用3D打印(yin)技术(shu)进行颌(he)骨修(xiu)复是(shi)目前(qian)最(zui)热门(men)的研(yan)究(jiu)。临(lin)床应(ying)用证明(ming),钛(tai)合(he)金3D打印下(xia)颌骨植入体制(zhi)作(zuo)精(jing)度(du)高(gao),解剖(pou)形态个(ge)体(ti)化(hua),手(shou)术步骤简(jian)单,操(cao)作复杂性降低(di),手(shou)术(shu)风险小,避(bi)免(mian)了大(da)块(kuai)骨移植,术(shu)后(hou)患(huan)者下颌(he)骨的完整(zheng)性、连(lian)续(xu)性、颌(he)面(mian)形态(tai)和功能(neng)即刻(ke)得到恢(hui)复(fu),患者的(de)咬合关(guan)系与术(shu)前(qian)无差异(yi)。

在(zai)口(kou)腔(qiang)修(xiu)复(fu)方面,3D打(da)印(yin)技术(shu)将(jiang)在未(wei)来逐(zhu)渐(jian)代(dai)替传统修复(fu)工艺(yi)。3D打印可(ke)基于所(suo)获得(de)的CAD数据(ju),进行(xing)增(zeng)材(cai)打印(yin)制作并完(wan)成(cheng)口(kou)腔(qiang)修(xiu)复(fu)领(ling)域中的(de)传(chuan)统(tong)CAM过程,可(ke)同(tong)时(shi)加(jia)工(gong)多(duo)个金(jin)属(shu)冠(guan)l5。复(fu)义齿的三(san)维(wei)打(da)印设(she)计(ji)包括牙(ya)基底、牙(ya)冠(guan)、牙(ya)桥(qiao)、牙镶(xiang)嵌(qian)等,当前的3D打印解决方(fang)案已(yi)经可以(yi)确(que)保完美的(de)匹(pi)配,从(cong)而(er)减(jian)少手(shou)动(dong)干(gan)预,并(bing)实(shi)现(xian)高效、具(ju)备(bei)完(wan)美密合(he)性的义(yi)齿(chi)加工,特别是(shi)针对复(fu)杂(za)的临(lin)床(chuang)案例(li),可创建(jian)复杂(za)的内外(wai)冠(guan)结构(gou),实现空间、功(gong)能(neng)和(he)美(mei)学的(de)最佳(jia)效(xiao)果(guo)。传统的义齿制作(zuo)是(shi)一(yi)项(xiang)对操作者(zhe)有着很(hen)高要求的工作,长期以(yi)来(lai),我国牙(ya)科技(ji)师难于(yu)培(pei)养和留(liu)用(yong)。而3D打(da)印速度(du)快,精度高(gao),既节(jie)约了(le)时(shi)间和(he)劳动量(liang),而且(qie)方便(bian)个(ge)性(xing)化定(ding)制(zhi),将打破义(yi)齿行业的(de)瓶(ping)颈(jing),颠覆整个行(xing)业的(de)商(shang)业(ye)模式(shi)。
在(zai)牙(ya)种(zhong)植(zhi)方面,通(tong)过(guo)3D打印(yin)成(cheng)形(xing)的(de)牙种植体的弹(dan)性模量更接近密质(zhi)骨,能更(geng)好地(di)满足(zu)即(ji)刻(ke)种植的需(xu)求,且其(qi)丰(feng)富(fu)的表面(mian)形(xing)貌(mao)及良(liang)好(hao)的(de)生(sheng)物相容性为(wei)其在(zai)临床应用(yong)提供(gong)了(le)基础[60。意(yi)大利(li)Leader公司(si)已(yi)成(cheng)功研(yan)发(fa)了“钛骨”3D打(da)印(yin)种植体,该种(zhong)植体是目前(qian)世界上(shang)第一(yi)个(ge)采用(yong)“3D激光打(da)印(yin)金(jin)属(shu)直接(jie)成形(xing)技术”制(zhi)作(zuo)并获(huo)准上市的牙(ya)科(ke)种(zhong)植。“钛(tai)骨”种(zhong)植(zhi)体为(wei)梯(ti)度多(duo)孔结构,核(he)心(xin)为致(zhi)密钛,而外表(biao)面(mian)为多孔钛。与(yu)传统种植(zhi)体(ti)相(xiang)比较(jiao),“钛骨”种植体(ti)的(de)弹(dan)性(xing)模量更接近(jin)人(ren)骨。
在(zai)正畸方(fang)面(mian),运(yun)用具备成本(ben)效益(yi)的(de)常用(yong)矫(jiao)治(zhi)器CAD设(she)计(ji)软(ruan)件,3D打(da)印(yin)技术可以轻(qing)松(song)定(ding)制(zhi)所有(you)类(lei)型的(de)矫(jiao)治(zhi)器,包(bao)括(kuo)夜用咬(yao)合(he)板、固(gu)位器、个(ge)性(xing)化带(dai)环、牙(ya)合(he)板(ban)、扩(kuo)弓(gong)器、生物调(diao)节器(qi)、双(shuang)牙合板(ban)等。
4、结语(yu)
随着(zhe)我国国民(min)经济的(de)快(kuai)速发(fa)展、人(ren)口(kou)老(lao)龄化(hua)问题(ti)和人(ren)们更加注重(zhong)健(jian)康,口(kou)腔领(ling)域用钛(tai)及(ji)钛合金(jin)牙(ya)种植(zhi)体(ti)、颌(he)骨修(xiu)复(fu)钉(ding)板(ban)、义齿(chi)等(deng)用量将快速增(zeng)长,但(dan)与发(fa)达国(guo)家相(xiang)比(bi),我国(guo)口(kou)腔领(ling)域(yu)用(yong)钛(tai)及(ji)钛(tai)合金(jin)从新(xin)型(xing)材料(liao)研(yan)发、表面改(gai)性(xing)、3D打印等新(xin)技术(shu)应用(yong)到有(you)关的(de)医疗(liao)器械(xie)研发(fa)都存(cun)在着(zhe)差距,国(guo)内(nei)口腔(qiang)领域用钛及钛合金(jin)产(chan)、学、研各(ge)界(jie)还(hai)要(yao)进(jin)一(yi)步(bu)密切合(he)作(zuo),不断(duan)加强(qiang)口腔用钛(tai)及钛合金的研究(jiu)和(he)应(ying)用。
(1)加(jia)快不(bu)含Al、V、Ni等元(yuan)素的(de)高生物相(xiang)容(rong)性(xing)的口腔(qiang)用钛合(he)金(jin),特别(bie)是口(kou)腔(qiang)领(ling)域(yu)专用(yong)的(de)钛及钛合(he)金研(yan)发(fa),同(tong)时推(tui)进其(qi)标准化。
(2)目(mu)前(qian)用钛合(he)金(jin)的(de)生产(chan)厂家由于缺乏针(zhen)对口(kou)腔领域(yu)应用(yong)的统(tong)一(yi)和高质(zhi)量的内控(kong)用(yong)材(cai)标(biao)准(zhun),这导(dao)致(zhi)口腔(qiang)用(yong)钛及(ji)钛合金参(can)差不齐(qi)、批(pi)次质(zhi)量稳定(ding)性(xing)差(cha)。
这将(jiang)严重影(ying)响口腔用(yong)钛合金(jin)医(yi)疗(liao)器(qi)械的(de)质量(liang),口(kou)腔(qiang)用常(chang)规(gui)钛及(ji)钛(tai)合(he)金的质量(liang)水(shui)平应(ying)进一步(bu)提升。
(3)目(mu)前由于国(guo)内口腔(qiang)领域(yu)的钛(tai)及钛合(he)金的(de)使(shi)用(yong)量(liang)相(xiang)对(dui)较小(xiao),针(zhen)对(dui)该(gai)领(ling)域使用(yong)的(de)钛及钛合金的(de)系(xi)统(tong)深(shen)人(ren)的(de)摩擦学(xue)特(te)性(xing)研(yan)究较少(shao),由(you)摩擦(ca)学特(te)性所(suo)引(yin)起(qi)的器(qi)械寿(shou)命(ming)变(bian)化相(xiang)应的研究更(geng)少。今后应进(jin)一(yi)步加(jia)强有关口(kou)腔(qiang)用钛(tai)合(he)金的摩擦学研究。
(4)钛及(ji)钛(tai)合金的3D打(da)印技术(shu)在(zai)口腔领域普(pu)及的(de)难度(du)和(he)瓶颈包括(kuo)设(she)备(bei)投入(ru)高、标(biao)准(zhun)化推进(jin)缓(huan)慢、加工工(gong)艺研究(jiu)少等(deng)问题。产、学(xue)、研界应密切合(he)作开发专(zhuan)门用(yong)于(yu)研发生(sheng)产(chan)口(kou)腔义齿(chi)、颌骨网(wang)板(ban)等的专(zhuan)用(yong)3D打印设(she)备(bei),进(jin)一步(bu)国产化并降低其(qi)成本(ben)和售(shou)价;加(jia)快制定(ding)3D打印(yin)钛及钛合(he)金(jin)在(zai)口腔(qiang)领(ling)域的(de)行业(ye)标(biao)准,这对于推(tui)动(dong)钛及(ji)钛(tai)合(he)金在(zai)口腔领(ling)域的应用也(ye)具有(you)极(ji)为重要的(de)作(zuo)用。
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