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        3D打(da)印(yin)钛在口腔(qiang)领域(yu)的(de)应(ying)用(yong)研究(jiu)与(yu)进(jin)展

        发布(bu)时(shi)间(jian):2023-11-11 00:14:49 浏(liu)览次数(shu) :

        引言(yan)

        由于肿(zhong)瘤(liu)、炎(yan)症、损(sun)伤(shang)、先天(tian)性畸形导致(zhi)的(de)骨缺(que)损(sun),可(ke)使(shi)患(huan)者(zhe)面部畸(ji)形(xing),影响咀(ju)嚼(jue)、吞(tun)咽、语(yu)言功能(neng)。口(kou)腔颌(he)面(mian)结(jie)构(gou)复(fu)杂,缺(que)损部(bu)位(wei)形态随(sui)机(ji),个性化特征非(fei)常明(ming)显(xian),对(dui)植(zhi)入(ru)体或(huo)修(xiu)复(fu)体(ti)的个性(xing)化要(yao)求相当髙。修复(fu)体(ti)植(zhi)入(ru)后,会受到颂面部肌(ji)肉的牵(qian)拉(la),承担咀嚼压(ya)力。所以,除了要(yao)恢复患(huan)者的(de)颜(yan)面部形(xing)态,修复(fu)体还需(xu)要(yao)有一(yi)定(ding)的机(ji)械强度,以(yi)确(que)保其(qi)能(neng)够在(zai)体(ti)内(nei)行使正(zheng)常功能(neng),最(zui)好(hao)还(hai)能够(gou)负(fu)载成(cheng)骨(gu)细(xi)胞促(cu)进颂(song) 骨(gu) 再 生 [1]。3D 打(da)印(yin)技术(shu)可(ke)满(man)足颂(song)骨缺(que)损的(de)个(ge)性(xing)化设计和(he)制(zhi)作,钛(tai)及钛(tai)合金种(zhong)植体具(ju)有较高的强(qiang)度,较低(di)的弹(dan)性模量(liang),在(zai)口(kou)腔(qiang)领域具(ju)有独特(te)优(you)势[2]。

        3D 打印技术又称增(zeng)材(cai)制造(zao),是(shi)在(zai)三(san)维(wei)设(she)计模型的基础上(shang),利用连续(xu)分层(ceng)打(da)印(yin),通过(guo)逐(zhu)层叠(die)加,形成(cheng)三维(wei)实体的(de)技(ji)术[3]。3D 打印(yin)技(ji)术(shu)个体化特(te)征明(ming)显,制(zhi)作精(jing)度高,加(jia)工(gong)周期(qi)短,可最(zui)大限(xian)度(du)地降低(di)成本(ben),提高生产(chan)效率(lv)。近年来,3D 打(da)印技术在口(kou)腔医(yi)学领域(yu)的(de)研宄(gui)及应(ying)用呈(cheng)上升趋(qu)势。口腔修(xiu)复(fu)学、口腔种植学、 口腔(qiang)正(zheng)畸(ji)学(xue)和(he)口腔(qiang)内(nei)科(ke)学(xue)[4_5]都有(you)所涉(she)及(ji),如冠(guan)桥(qiao)、种(zhong)植(zhi)体(ti)基(ji)台(tai)的(de)制(zhi)作、义齿(chi)支架和(he)正畸弓(gong)丝等(deng)。

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        随着(zhe)口(kou)腔医学的(de)不断发(fa)展(zhan),3D 打印(yin)材料的研宄己(ji)成(cheng)为(wei)研宄(gui)重(zhong)点(dian)。

        生物医(yi)用材料(liao)直接与生物体接(jie)触(chu),可修复、替代缺(que)损骨组(zu)织,诱(you)导(dao)骨(gu)组织(zhi)再生(sheng),恢(hui)复(fu)骨组织(zhi)功(gong)能(neng)[6]。近年(nian)来(lai)生(sheng)物医(yi)用材(cai)料(liao)被广(guang)泛(fan)应(ying)用于(yu)软硬组(zu)织(zhi)修复(fu)的医(yi) 疗 领(ling) 域 [7]。钛(tai)及钛合(he)金凭(ping)借(jie)其(qi)良(liang)好的(de)力(li)学性能(neng),优良(liang)的抗生(sheng)理腐蚀性(xing)能(neng)、优(you)异(yi)的生(sheng)物相(xiang)容(rong)性(xing)等优点(dian),被(bei)视(shi)为理想的(de)3D 打印材(cai)料。

        1、 3D打印钛(tai)的表(biao)面(mian)改性(xing)

        钛(tai)及(ji)钛(tai)合(he)金的(de)3D 打印技术己在口(kou)腔(qiang)颂(song)面(mian)部(bu)的修(xiu)复(fu)、牙体组织(zhi)的(de)修复(fu)、种(zhong) 植 体制(zhi)造(zao)[8]等领(ling)域被(bei)广(guang)泛应(ying)用(yong)。可(ke)制(zhi)作多(duo)孔支架用(yong)于颂(song)骨(gu)缺损(sun)的(de)修复,制(zhi)作(zuo)金属内冠(guan)、全冠、可摘(zhai)义(yi)齿(chi)支(zhi)架、个(ge)性化舌(she)侧托槽(cao)等 和 传(chuan) 统(tong) 的(de) 种 植 入 体 一(yi) 样(yang) ,3D 打(da)印钛(tai)种(zhong)植体也(ye)存在生(sheng)物惰性等问题(ti):例如弹(dan)性(xing)模量较骨(gu)组织(zhi)高,抗(kang)剪强(qiang)度(du)、摩擦(ca)特(te)性低,细(xi)胞(bao)毒(du)性(xing)和潜在的过敏性(xing)等。

        这易导致钛(tai)种植(zhi)体和(he)骨组织(zhi)不相融(rong),在(zai)植(zhi)入体(ti)内后使(shi)骨结合(he)时间(jian)延(yan)长、骨结(jie)合(he)强度将低(di)。如(ru) 何(he) 将 3D 打印技术与(yu)提高(gao)材料的生(sheng)物(wu)相容(rong)性(xing)和(he)骨(gu)整合(he)能力相结(jie)合,使 3D 打印钛种(zhong)植(zhi)体与(yu)骨组(zu)织的结合(he)更(geng)加(jia)牢固(gu),骨愈(yu)合(he)时间(jian)缩短,骨(gu)结合力提(ti)高(gao)?这(zhe)些问题(ti)受到了研(yan)宂(rong)者(zhe)的广(guang)泛(fan)关注(zhu)。3D 打(da)印(yin)钛(tai)植(zhi)入(ru)体(ti)的(de)表面处(chu)理(li)借鉴(jian)了(le)传(chuan)统钛(tai)植(zhi)入体(ti)表面(mian)改性(xing)的方(fang)法,主(zhu)要包括物理改(gai)性、化学改(gai)性(xing)和生(sheng)物化学(xue)改(gai)性[11]。

        1.1物理(li)改(gai)性(xing)

        物理改性是依靠(kao)动能、热(re)能、电能(neng)将离(li)子、陶(tao)瓷、金(jin)属等(deng)材料结(jie)合到(dao)种植(zhi)体表面形成涂(tu)层(ceng)的方(fang)法。该过程无(wu)化(hua)学(xue)反(fan)应参(can)与(yu),主(zhu)要(yao)包(bao)括钛浆喷覆、激(ji)光处(chu)理(li)、喷砂酸蚀、电解(jie)蚀刻(ke)、物(wu)理(li)气相(xiang)沉积(ji)、离子(zi)注入、表面陶(tao)瓷(ci)化等(deng)。Kim等 [12]将(jiang) S r 注(zhu)入到钛(tai)表面,证(zheng) 明(ming) S r 的释放(fang)可促(cu)进脂(zhi)肪干(gan)细(xi)胞(bao)在纳(na)米(mi)钛(tai)材(cai)料表面的黏(nian)附,同(tong)时(shi)碱(jian)性磷酸(suan)酶(mei)、骨钙(gai)素、RANKL等相关(guan)成(cheng)骨(gu)因子的(de)表达也(ye)相应(ying)增(zeng)加(jia)。traini 以(yi) 等 [13]通(tong)过(guo)激光烧结加(jia)工成型(xing)梯度(du)化结(jie)构(gou)的多孔(kong)Ti-6A1-4V 牙科(ke)种植体(ti),结(jie)果表明,其(qi)具(ju)有(you)良好的理(li)化(hua)性能(neng),并(bing)且(qie)功(gong)能(neng)梯度(du)材(cai)料的(de)牙(ya)种植体(ti)更好(hao)地(di)适(shi)应骨(gu)的(de)弹性(xing)特性。

        1 . 2 化(hua)学(xue)改性

        化学改(gai)性是(shi)使(shi)用化(hua)学试(shi)剂(ji),发(fa)生化学反(fan)应(ying),以(yi)改(gai)变(bian)种植体(ti)表(biao)面的(de)化(hua)学(xue)特(te)性(xing),使(shi)之与细胞(bao)产(chan)生相互作(zuo)用,从而(er)改(gai)变(bian)细(xi)胞(bao)的结(jie)构(gou)和(he)功(gong)能(neng)。主要方法(fa)包(bao)括(kuo)阳(yang)极(ji)氧(yang)化、酸碱(jian)处理、溶胶(jiao)凝胶、化(hua)学气(qi)相沉积等膜层(ceng)改性方法(fa)。张 欣(xin) 蔚(wei) [14]采(cai)用电化学(xue)沉(chen)积法(fa)在3D打(da)印多孔(kong)钛(tai)植(zhi)入体(ti)表面(mian)制(zhi)备(bei)壳聚糖(tang)/ 羟(qiang)基(ji)磷(lin)灰石(shi)复(fu)合涂(tu)层(ceng),结(jie)果(guo)表明经过(guo)复(fu)合涂(tu)层的(de)处(chu)理(li)后,3D 打(da)印钛(tai)表面(mian)的(de)细胞增(zeng)殖、分(fen)化(hua)性(xing)能(neng)都(dou)有(you)所提(ti)高。MARYCZ等 [15]使用溶(rong)胶(jiao)-凝(ning)胶法(fa)将(jiang)生(sheng)物(wu)活(huo)性(xing)鞘(qiao)脂S1P 融(rong)入(ru)二氧(yang)化(hua)钛(tai)涂层,降低其表(biao)面粗(cu)糙度(du),结果(guo)表明二氧化钛 /S1P 上的细(xi)胞生成骨(gu)结节(jie)数量增多(duo),成骨因(yin)子(zi)的(de)表(biao)达也显著增(zeng)加(jia)。

        1 . 3 生物化学改(gai)性

        生(sheng)物(wu)化(hua)学(xue)改(gai)性(xing)是(shi)将生长因(yin)子、蛋白(bai)质(zhi)、抗菌(jun)药(yao)物 [+ 19]固(gu)定到修(xiu)复体表面,以诱导成骨(gu)细(xi)胞分(fen)化,促进(jin)修(xiu)复体与骨(gu)组(zu)织结(jie)合。主(zhu)要包(bao)括(kuo)化学固(gu)定法、物(wu)理吸(xi)附法(fa)和(he)涂(tu)层(ceng)载(zai)体法[2()]。相(xiang)对(dui)于(yu)传(chuan)统的(de)化(hua)学(xue)、物(wu)理(li)方(fang)法(fa),生(sheng)物化(hua)学改(gai)性在(zai)促(cu)成骨(gu)细胞(bao)增殖(zhi)分化(hua)方面效果更(geng)明(ming)显。李(li)赛娜(na) 等 [21]通(tong)过偶联剂(ji)将(jiang)胶原分子固 定 在 3D 打(da) 印 的(de) 钛 合 金(jin) (Ti-6A1-4V ) 片(pian)上,研(yan)究(jiu)显(xian)示,胶原(yuan)分子的存(cun)在提(ti)高(gao)了 3D 打印(yin)钛合(he)金表(biao)面的细(xi)胞(bao)增(zeng)殖(zhi)、活(huo)性(xing)以(yi)及生(sheng)物相容(rong)性(xing)。Kumar等 [22]用细(xi)胞外基质(zhi)修(xiu)饰3D 打印钛支(zhi)架,结(jie)果(guo)显(xian)示(shi)支架(jia)上(shang)细胞(bao)的(de)功(gong)能(neng)和(he)材料的(de)生(sheng)物相容(rong)性(xing)都有(you)所提高。生物分(fen)子领域和材料领(ling)域的研(yan)宄(gui)者(zhe)们(men)一(yi)直在寻求通(tong)用的(de)表面改性(xing)方法(fa),使(shi)之(zhi)可在(zai)植(zhi)入(ru)体表面快速、有(you)效(xiao)地(di)固(gu)定(ding)生物(wu)活性(xing)分子,并且能(neng)根(gen)据(ju)表面(mian)要(yao)求的(de)需要(yao)进(jin)行相应的(de)功能(neng)修饰(shi)。种植(zhi)体(ti)表(biao)面(mian)的改性研究(jiu)为(wei)口(kou)腔(qiang)医学(xue)的(de)发展(zhan)提供了新的方向(xiang),随(sui)着(zhe)科(ke)技的(de)迅(xun)速(su)发(fa)展,材(cai)料(liao)的(de)表面改(gai)性在医(yi)学领(ling)域也将迅(xun)速(su)发展,成(cheng)为生(sheng)物(wu)医(yi)用植入体(ti)领域重(zhong)要(yao)研(yan)宄(gui)方向之(zhi)一(yi)。

        2、3D打(da)印钛(tai)种植体的(de)临(lin)床(chuang)应用(yong)

        2.1 口(kou)腔(qiang)种植(zhi)学(xue)

        钛 金(jin) 属 3D 打(da)印(yin)技(ji)术(shu)的出现(xian)极大(da)地(di)推动(dong)了牙体种植(zhi)学(xue)的发展,该(gai)技(ji)术可以(yi)在种植体(ti)制造的(de)过程中用激光束处(chu)理种植体,使(shi)其形(xing)成(cheng)多孔的粗糙表(biao)面(mian),还(hai)能(neng)够根(gen)据(ju)患(huan)者X 线(xian)的(de)三维(wei)影像数(shu)据(ju),制备与(yu)患(huan)牙(ya)牙(ya)根(gen)形(xing)态及大(da)小一(yi)致的(de)个性(xing)化种植(zhi)体(ti),并于(yu)拔牙(ya)同期 植 入(ru) [23],简(jian)化(hua)诊疗过程、减(jian)少手术(shu)创伤,缩短愈合(he)时(shi)间,实现病牙的(de)即刻置(zhi)换。有(you)研(yan)宄(gui)表明(ming),3D打(da)印(yin)的钛合(he)金(jin)种植(zhi)牙(ya)可(ke)仿造(zao)牙槽骨(gu)的天(tian)然结构(gou),表(biao)面密(mi)布(bu)三维(wei)贯通的窝沟,诱导成骨(gu)细(xi)胞(bao)在(zai)窝(wo)洞(dong)中再生 [24]。Tunchel等 [25]对 110例 使(shi) 用(yong) 3D 打(da)印(yin)钛(tai)合(he)金种(zhong)植体(ti)的患(huan)者进行(xing)了评估,结 合 3 年的随访(fang)结(jie)果显示:该(gai)种(zhong)植体(ti)能恢(hui)复(fu)缺损的单(dan)颗(ke)牙间(jian)隙,成(cheng)功(gong)率较高(gao)。

        Cucchi等 [26]用(yong) 3D 打(da)印(yin)钛网对无牙颂(song)种(zhong)植术后的患(huan)者(zhe)进(jin)行了(le)骨增量治疗。术前对(dui)骨(gu)增量区域(yu)和种(zhong)植(zhi)体植(zhi)入(ru)区域进行了(le)个性化(hua)设计(ji),制作(zuo)了(le) 3D 打印钛(tai)网,术后 C T 及回访(fang)显示患(huan)者(zhe)对(dui)治(zhi)疗(liao)效果(guo)满(man)意。

        2.2 口(kou)腔颌面外科(ke)

        3D 打印技(ji)术能(neng)够直观(guan)立体地(di)还原患区(qu)的缺损(sun)形态(tai),制(zhi)备(bei)的个(ge)性化钛(tai)网(wang),精度高(gao)、外(wai)形好、术中(zhong)操(cao)作(zuo)简便,手(shou)术(shu)风险(xian)降(jiang)低(di),有效推(tui)动了(le)面(mian)部骨缺损的诊断、手(shou)术的模(mo)拟(ni)及术(shu)中复位的发展(zhan)。周(zhou)小义等(deng)[27]根据影(ying)像学(xue)资料(liao),制(zhi) 作(zuo) 3D 打印(yin)钛(tai)手术(shu)导板(ban),借(jie)助软(ruan)件进(jin)行虚(xu)拟(ni)手(shou)术设(she)计,指导(dao)髁(ke)突骨(gu)软(ruan)骨瘤(liu)及(ji)继发牙颌面(mian)畸形的(de)手(shou)术(shu)矫治(zhi),术后结果(guo)显示(shi)患(huan)者(zhe)颜(yan)面对称(cheng),功(gong)能恢复良好(hao)。suska 等(deng) [28]用个性化3D 打(da)印钛合金(jin)假体对(dui)一下(xia)颂(song)骨体(ti)及下(xia)颌(he)角(jiao)缺(que)失(shi)的患(huan)者进(jin)行(xing)治疗,术(shu)后患者(zhe)外形轮廓及(ji)功能(neng)恢复(fu)较(jiao)好(hao)。李金(jin)等人[29]报(bao)道(dao) 了(le) 9 例(li)下(xia)颂(song)骨肿瘤(liu)或肿瘤(liu)术(shu)后(hou)缺损(sun)的病(bing)例(li),利(li)用3D 打印技术重建(jian)钛(tai)板(ban),结合(he)腓骨肌皮(pi)瓣(ban)修复下(xia)颂(song)骨(gu)缺(que)损。结(jie)果(guo)显示患者(zhe)的(de)腓骨(gu)肌皮(pi)瓣(ban)成活(huo),咬合关(guan)系(xi)正常,无(wu)并(bing)发(fa)症,患者外形恢复良好。

        2.3 口腔(qiang)正(zheng)畸(ji)学(xue)

        在正(zheng)畸(ji)方(fang)面,3D 打(da)印技术可(ke)以定(ding)制各(ge)种类型(xing)的矫治(zhi)器(qi),如固位(wei)器、扩(kuo)弓器(qi)、个性(xing)化带环、生物(wu)调(diao)节器、牙合(he)板(ban)、双 牙(ya) 合 板 等(deng) [M]。 目(mu)前学(xue)者们将锥(zhui)体束 C T 和 3D 打印(yin)技(ji)术结合(he)设计出个性(xing)化钛板(ban)用(yong)于(yu)前(qian)方(fang)牵(qian)引(yin)。国(guo)内(nei)学者梁(liang)舒(shu)然(ran)等(deng)[31]报道(dao)了一(yi)例(li)因(yin)上颂骨(gu)发(fa)育不(bu)足导致的(de)骨(gu)性III类(lei)错(cuo)牙合(he)的病(bing)例(li),他(ta)们用术(shu)前锥体(ti)束CT,结合(he)数字化模型,利(li) 用(yong) 3D 打印(yin)技(ji)术(shu)制(zhi)备了(le) 3D 打印钛(tai)修复体(ti),对该患者进(jin)行(xing)了骨性(xing)前方(fang)牵引治(zhi)疗。术(shu)后(hou)患(huan)者达到了(le)正常的(de)覆(fu)牙(ya)合覆(fu)盖,牙(ya)列(lie)无(wu)拥(yong)挤(ji)。3D 打(da)印(yin)个(ge)性(xing)化(hua)钛(tai)板可最(zui)大程度地贴(tie)合骨表面 ,并(bing)可(ke)选(xuan)择骨皮(pi)质(zhi)厚度,避开(kai)恒牙胚及(ji)牙根(gen),同(tong)时控(kong)制加力(li)方(fang)向,从(cong)而(er)减(jian)小(xiao)手(shou)术(shu)风(feng)险,使(shi)患(huan)者(zhe)获(huo)得(de)更(geng)多(duo)的(de)骨性(xing)改建,减(jian)少(shao)牙(ya)性代(dai)偿(chang)。

        2.4 口(kou)腔修(xiu)复(fu)学(xue)

        在口(kou)腔修复(fu)方(fang)面(mian),学者(zhe)们(men)正致力于应用(yong)3D 打(da)印技(ji)术(shu)制备金(jin)属牙(ya)冠(guan)、牙桥(qiao),可摘(zhai)局部义齿(chi)支(zhi)架的研(yan)究。

        近期H u 等(deng) [32]报道了 1 例 肯氏I 类(lei)牙(ya)列缺(que)损(sun)的病例(li),他(ta)们结(jie)合(he)患(huan)者(zhe)口外扫描(miao)、3D 打(da)印技(ji)术制作钛(tai)支(zhi)架(jia)、利(li)用(yong)传(chuan)统(tong)充(chong)胶(jiao)排(pai)牙(ya),结果(guo)显(xian)示(shi)个(ge)性化3D 打(da)印(yin)钛(tai)支架与口(kou)腔(qiang)组(zu)织紧(jin)密(mi)结合(he),无(wu)移(yi)位(wei)变(bian)形。

        3、小结(jie)

        随着(zhe)我国经济(ji)的(de)快速(su)发展以及人(ren)们(men)对(dui)健康关注(zhu)的(de)增(zeng)加,钛(tai)及钛合金牙(ya)种(zhong)植(zhi)体、义齿(chi)、颂骨修复(fu)钉(ding)板(ban)等的(de)用(yong)量(liang)将快(kuai)速(su)增(zeng)长(zhang)。研(yan)宄(gui)者(zhe)们(men)应(ying)致(zhi)力于(yu)3D打印(yin)钛(tai)及钛合金(jin)的新(xin)型材(cai)料研发、表面改(gai)性(xing)等(deng)方面(mian)的(de)研宄(gui),不断(duan)加(jia)强3D 打(da)印(yin)钛(tai)及钛合(he)金在口(kou)腔领(ling)域的研(yan)宄(gui)和应(ying)用。

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        相(xiang)关链(lian)接(jie)

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        <label id="gaJw">⁠⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌⁠‌‍⁠‌‍⁢‌⁠‍</label>
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        1. <tt id="gaJw">⁠⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌⁠‌⁣⁠‍⁠⁣‍</tt>⁠⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌⁠‌⁢⁣‍⁠⁢⁠‍‍⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌‍⁤⁠⁣
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          ⁠⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌⁠‌⁢⁠⁠‍⁤⁢‍
        2. ⁠⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌⁠⁤⁢‌‍⁤⁢‌
        3. ‍⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌‍‌‍‌⁠‍

          ⁠⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌⁠‌⁠⁠⁣‍‌⁢‌
        4. ⁠⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌⁠⁤⁠⁣‌⁠⁣⁠⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌⁠‌‍⁢⁠‌⁢‌⁢‌‍⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌‍‌⁣⁢‍
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        5. ⁠⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌⁠‌‍⁠⁢‍‌‍⁢‌
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        6. ‍⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌‍⁤⁠⁣
        7. ‍⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌‍‌⁢⁢‌‍‍⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤⁤‌‍‌⁣⁠‍
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