CN101172089A - 在制造牙齿修复物时用于形成牙齿套筒的材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于在制造牙齿修复物时形成牙齿套筒的材料，即用于在制造牙齿修复物时形成多孔金属结构和牙齿套筒的材料组合物，所述材料组合物包含金属颗粒在基质中的复合物，所述复合物包含低熔融温度金属颗粒和至少为35体积％～85体积％的中等熔融温度金属颗粒，其中，所述中等熔融温度金属颗粒在用于形成多孔金属结构的所述材料组合物的热处理过程中具有熔化特性以使所述中等熔融温度金属颗粒部分熔融至各中等熔融温度金属颗粒的颗粒团的约4体积％～50体积％的程度。

Description

在制造牙齿修复物时用于形成牙齿套筒的材料

技术领域

本发明涉及用于在制造或修补牙齿修复物时形成多孔金属结构和牙齿套筒(dental coping)的牙科材料组合物。

背景技术

在齿冠和齿桥修复术中，金属套筒通常用于形成诸如齿冠和/或齿桥等牙齿修复物的下层结构。所述金属套筒必须为修复物提供耐受咀嚼食物时的咀嚼力所必要的必需的结构强度和刚度。在陶瓷-金属牙齿修复物中，主要出于美观的目的而用烧结的瓷料或丙烯酸树脂的涂层覆盖所述金属套筒。理想的是，所述金属套筒还应在所述牙齿修复物的边缘提供与齿龈组织的生物相容关系。

传统上使用常规的铸造操作由铸造金属形成所述牙齿套筒。在过去的20年间，牙科业中已经引入了使用金属颗粒的基本组合物形成牙齿套筒的替代性方法，并且已被广泛接受作为传统的铸接式套筒(cast coping)的代替物。在该替代性方法中，金属颗粒的基本组合物在模具中成型和/或塑造为所需构型，然后通过热处理形成多孔结构，按照随后的热处理操作，所述多孔结构在加入填充材料后形成牙齿套筒。为了在将牙齿套筒放入患者口腔前使多孔结构固化为代表最终牙齿套筒的实体，需要加入填充材料。选择用于如此形成牙齿套筒的牙科材料是“Captek”，PreciousChemicals Inc.，的注册商标，该产品是在如美国专利第4,742,861；4,814,008；4,990,394；5,234,343和5,336,091号(其披露的内容此处通过参考合并)中教导并描述的包含贵金属颗粒的组合物。

正如在前述专利中所描述的，牙齿套筒由包含结合在基质中的高熔融温度金属颗粒与低熔融温度金属颗粒的组合的基体材料组合物形成，该组合物应优选包含挥发性粘合剂。还可以包含诸如活性炭颗粒等其他少量成分。选择高熔融温度金属颗粒及低熔融温度金属颗粒以提供分别位于使所述金属复合物经受处理以形成牙齿套筒的热处理温度以上和以下的熔化特性。因此，低熔融温度金属颗粒应当具有使所述低熔融金属颗粒在等于或低于所选择的热处理温度的温度熔化的熔化温度，反之，高熔融温度金属颗粒应当具有高于所选择的热处理温度的熔化温度以使其在热处理过程中基本上不会熔化。所述挥发性粘合剂可以由应当在热处理过程中挥发的诸如牙科蜡等材料构成。热处理过程可能涉及采用不同热处理温度的一个以上的热处理步骤，或者可能涉及使用渐变的温度。在这种情况下，高熔融温度金属颗粒和低熔融温度金属颗粒仍将通过下述事实而彼此区分：即低熔融温度金属颗粒应当在热处理过程中全部熔化，而高熔融温度金属颗粒在热处理过程中基本上不会熔化。由于热处理在变化很小或不变的给定的时间间隔内发生，因此高熔融金属颗粒的熔化的发生应当与所选择的热处理的时间间隔无关，或者在热处理过程中形成的多孔结构将收缩并导致失败。

尽管用于形成牙齿套筒的该相对新型的牙科材料及方法在牙科业中已受到广泛认可，但在使用该材料以在模具上特别是边缘部分使其适当成型并对该材料进行热处理时，牙科实验室的技师或牙科医生目前需要大量的专业知识。获得该专业知识的必要性限制了许多实验室及个体医师在一致的基础上使用该材料和方法。显然，形成牙齿套筒时需要较少专业知识的牙科材料增大了在制造牙齿修复物和/或修补现有修复物时使用该材料的愿望。

本发明的牙科组合物是对前述专利中所教导的金属颗粒基质制剂的修正，其代表的主要改进在于本发明的材料组合物允许利用更少的专业知识和很少的或无需后续监管而使该材料成型并进行热处理。

发明内容

本发明的牙科材料是包含金属颗粒在金属颗粒基质中的复合物的组合物，所述复合物包含低熔融温度金属颗粒和至少为35体积％～85体积％，优选65体积％的中等熔融温度金属颗粒或包含相对较小百分比的高熔融温度金属颗粒，其中，所述中等熔融温度金属颗粒在热处理过程中具有使该中等熔融温度金属颗粒在热处理时间为1分钟～10分钟，优选3分钟～6分钟，在1000℃～1200℃之间部分熔化的熔化特性，从而使得全部低熔融温度金属颗粒熔化，并在热处理结束时至少基本上全部的中等熔融温度金属颗粒部分熔化至其中的各该中等熔融温度金属颗粒的颗粒团的约4体积％～50体积％已经熔化的有限程度，其中，所述低熔融温度金属颗粒代表所述金属颗粒组合物的剩余部分。所述中等熔融颗粒和高熔融温度金属颗粒(如果包含的话)应当较薄且为非球状几何形状，优选为具有一个以上锯齿状边缘的薄片形式。

通过限定至下述程度：即全部或基本上全部中等熔融颗粒在热处理过程中熔化以使不超过50体积％(优选10体积％～25体积％)的各所述颗粒熔化，将形成多孔骨架结构，该多孔骨架结构不会由于热处理而收缩并且需要很少的或不需要培训(training)来使用。然而，对于本发明而言必须使全部或基本上全部中等熔融颗粒在热处理过程中至少部分熔化至约4体积％以上的各该颗粒熔化，但少于其体积的50％，优选10％～25％，最适宜为10％～15％的该颗粒熔化的程度。中等熔融颗粒的受控的部分熔化允许所述材料在模具中，甚至在边缘部分成型或塑造，而不会收缩。各中等熔融颗粒的熔化部分与熔化的低熔融颗粒结合并熔融从而增强各种特性，尤其是由中等熔融颗粒的非熔化部分形成的多孔结构的温度稳定性。所述组合物可以仅包含中等温度熔融颗粒，或者包含中等熔融颗粒与高熔融颗粒的组合。此外，可以使用一种以上的中等熔融颗粒的组合物以提供对于牙科材料组合物中的全部中等熔融颗粒物的部分熔化特性的更强的控制。

具体实施方式

本发明是用于通过使用任意常规的石材、金属或聚合物的非耐火或耐火加工模具形成、修补或复原牙齿修复物的可塑性牙科材料，所述材料通常在美国专利第4,742,861；4,814,008；4,990,394；5,234,343和5,336,091号(其披露的内容此处通过参考合并)中教导。

更具体的是，本发明的牙科材料是包含低熔融温度金属颗粒、挥发性粘合剂和单独的或与高熔融温度金属颗粒组合的中等熔融温度金属颗粒的可塑性组合物。在进行热处理时，所述粘合剂应当挥发以形成具有在整个结构中均匀分布的多空隙的毛细管网的多孔状三维骨架或海绵状结构，其中空隙体积优选为约百分之二十(20％)以上，且最多百分之八十(80％)的空隙体积。

所述粘合剂可以是将在热处理时挥发的任何适宜的载体，以促进多孔结构的形成。优选的粘合剂基本上或完全由蜡构成，其剩余部分(如果存在的话)为有机或烃类化合物，从而控制牙科材料的柔韧性。对于本发明来说，术语“蜡”是指任何天然蜡、矿物蜡或有机蜡，或其组合。所述粘合剂的浓度优选高至足以确保空隙体积为至少百分之二十(20％)。除了所述金属颗粒和粘合剂之外，所述牙科材料应当优选含有少量的碳质颗粒，优选为活性炭的碳质颗粒，所述碳质颗粒的量为所述金属混合物的重量的千分之五个百分点(0.005％)至所述金属混合物的重量的约百分之二(2％)，优选为0.05重量％～0.5重量％。

中等熔融温度金属颗粒组分对于本发明的牙科材料中的金属颗粒组合物来说是必不可少的。所述中等熔融温度金属颗粒主要或完全选自贵金属，并具有下述熔化特性，即：在热处理温度为1000℃～1200℃的热处理过程中使全部或基本上全部的中等熔融温度金属颗粒在1分钟～10分钟，优选3分钟～6分钟的热处理时间内部分熔化，以使在热处理结束时所述中等熔融温度金属颗粒部分熔化，但仅达到有限程度。为满足该要求，必须在热处理过程中使各中等熔融温度金属颗粒的颗粒团的约4体积％～50体积％熔化。使用至少具有3～5纳米分辨率，优选1～2纳米分辨率的扫描电子显微镜可以相对精确地确定并核实中等熔融颗粒的熔化程度。高密度的多孔骨架结构将由剩余的中等熔融颗粒的非熔化部分形成。如果中等熔融颗粒的熔化超过50体积％，则骨架结构将在热处理时收缩。一般而言，在热处理时收缩的结构被认为是有害的，优选的是在热处理时完全不发生收缩。根据本发明，通过将中等熔融颗粒的熔化量限制至各中等熔融颗粒的10体积％～25体积％可实现上述目的。相反的是，已经发现热处理时各中等熔融颗粒的一定程度的部分熔化对于使中等熔融颗粒的熔化部分与熔化的低熔融颗粒结合并形成甚至可在边缘部分稳定多孔结构的形成的熔化混合物来说是必不可少的。部分熔化需要中等熔融颗粒熔化至至少约4体积％的程度，优选为10体积％～25体积，最适宜为10％～15％。通过稳定多孔结构的形成，所述牙科材料不需要任何等级的技能就可在热处理前施用于模具并成型。

就一些中等熔融颗粒不熔化来说，本质上这些颗粒等同于高熔融温度金属颗粒。作为选择，高熔融温度金属颗粒可以包含在金属颗粒混合物中，但应当限制其在材料组合物中为不超过所述混合物体积的约百分之二十(20体积％)，优选小于10体积％。

所述材料组合物中的金属颗粒混合物的至少35体积％～85体积％应当由中等熔融温度金属颗粒构成，其剩余部分由低熔融温度金属颗粒构成或由低熔融温度金属颗粒与有限量的高熔融温度金属颗粒的组合构成。颗粒混合物的30％～60％通常由低熔融温度金属颗粒构成，但优选的是低熔融温度金属颗粒不超过约50％。

如上所述，中等熔融温度金属颗粒的组分应当选自贵金属，优选为铂和钯，所述贵金属铂和钯彼此为0～100％的任何所需比例，另外，尽管也可以加入少量的诸如Ag、Cu、Mg、Al、Zn和Re等其他金属成分，但主要添加金。此外，还可以加入第3族和第4族元素的铂族元素的其他金属。金与其他成分的比例将控制中等熔融温度金属颗粒的熔化特性，以使各中等熔融颗粒部分熔化至前述的受控程度。作为选择，超过一种中等熔融颗粒的组合物可用于提供对于本发明的牙科材料组合物中的全部中等熔融颗粒物的部分熔化特性的更强的控制。例如，两种以上中等熔融颗粒的组合物可用于形成金属颗粒混合物的全部中等熔融成分，其中的一种组合物构成全部中等熔融成分的75％～95％的多数部分或主要部分，另一种组合物代表少数部分或次要部分。所述多数部分可包含比另一种次要部分更多的金和/或所述次要部分可含有诸如钛、铑、锶和可能的不锈钢等更硬的材料，可以审慎的加入上述材料以在热处理过程中在给定的期间内提供次要部分相对于主要部分的不同熔化百分比。

所述中等熔融颗粒应当具有不规则形状，优选为诸如片状物等薄片形式，且应当较薄并为扁平状。然而，优选的是所述薄片还具有锯齿状边缘。锯齿状边缘的存在在热处理过程中提供了更强的颗粒联结或交错。

所述低熔融颗粒优选由金或金作为主要组分的金合金构成。优选金作为低熔融成分的主要组分是基于金的加工性、生物相容性、非氧化性和颜色等已知特性。低熔融金属颗粒必须在用于形成多孔结构的热处理过程中熔化。

应当理解热处理可在温度范围为1000℃～1200℃内的不同温度阶段发生。然而，中等熔融颗粒应当在热处理时间为1分钟～10分钟，优选3分钟～6分钟的热处理过程中具有熔化特性，以使该热处理结束时基本上全部的中等熔融温度金属颗粒已经如上所述部分熔化。

在形成多孔结构之后，使填充材料熔化进入多孔结构的空隙中从而固化该结构并形成完工的牙齿套筒。所述填充材料可以为任何适宜的陶瓷或金属组合物，优选贵金属组合物。所述填充材料也可以由与蜡粘合剂混合的或与液态载体混合的颗粒基质形成以有助于其扩展。填充材料粘合剂可具有与用于牙科材料的粘合剂的组成和浓度相似的组成和浓度以形成多孔结构。

Claims (12)

1.一种用于在热处理时形成具有高空隙体积的多孔金属结构的材料组合物，所述材料组合物包含金属颗粒在基质中的复合物，所述复合物包含低熔融温度金属颗粒和至少为35体积％～85体积％的中等熔融温度金属颗粒，其中，所述中等熔融温度金属颗粒在热处理温度为1000℃～约1200℃、热处理时间为1分钟～10分钟的所述材料组合物的热处理过程中具有形成所述多孔金属结构的熔化特性，从而使得所述中等熔融温度金属颗粒的部分熔化发生至各中等熔融温度金属颗粒的颗粒团的约4体积％～50体积％的程度，其中，所述低熔融温度金属颗粒单独地或与相对较小百分比的高熔融温度金属颗粒组合地代表所述金属颗粒组合物的剩余部分。

2.如权利要求1所述的材料组合物，所述材料组合物还包含挥发性粘合剂，所述挥发性粘合剂将在所述热处理过程中挥发从而在制造牙齿修复物时由所述多孔金属结构形成牙齿套筒。

3.如权利要求2所述的材料组合物，其中，所述复合物的至少35体积％～85体积％由所述中等熔融温度金属颗粒构成。

4.如权利要求3所述的材料组合物，其中，所述中等熔融温度金属颗粒具有薄片形式的不规则形状。

5.如权利要求4所述的材料组合物，其中，除金之外，所述低熔融温度金属颗粒至少基本上选自贵金属铂和钯，所述贵金属铂和钯彼此为0～100％的任何所需比例。

6.如权利要求5所述的材料组合物，其中，所述低熔融温度金属颗粒还包括单独地或组合地选自由Ag、Cu、Mg、Al、Zn和Re组成的组的其他金属成分。

7.如权利要求6所述的材料组合物，其中，所述低熔融温度金属颗粒在热处理时部分熔化，从而使得各中等熔融颗粒的至少约10体积％～25体积％熔化。

8.如权利要求4所述的材料组合物，其中，所述牙科材料包括由多种中等熔融温度金属颗粒组合物构成的全部浓度的中等熔融温度金属颗粒。

9.如权利要求8所述的材料组合物，其中，所述牙科材料包含至少两种中等熔融温度金属颗粒组合物，其中的一种组合物构成所述全部中等熔融成分的75％～95％的多数部分或主要部分，另一种组合物构成少数部分或次要部分。

10.如权利要求9所述的材料组合物，其中，所述次要部分包含选自由钛、铑、锶和不锈钢组成的组的其他更硬材料以控制所述次要部分相对于所述主要部分的熔化百分比。

11.如权利要求9所述的材料组合物，其中，所述低熔融温度金属颗粒在热处理时间为3分钟～6分钟的热处理过程中部分熔化，以使各中等熔融颗粒的至少约10体积％～15体积％熔化。

12.如权利要求11所述的材料组合物，其中，填充材料在热处理后熔化进入由任何适宜的陶瓷或金属组合物构成的所述多孔结构的空隙中以形成固化的牙齿套筒。