CN103519911A - 牙种植体 - Google Patents
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Abstract
一种牙种植体，其技术要点在于在种植体颈圈表面加工有沟槽。沟槽表面具有氮化钛(TiN)涂层，涂层的厚度为100-1000nm。本发明的水平沟槽“各向异性”的表面特征能对牙龈成纤维细胞产生“接触诱导”作用，即能引导细胞顺着水平沟槽的方向生长，通过“接触诱导”效应有利于牙龈成纤维细胞构成种植体边缘封闭，即能引导细胞顺着沟槽水平走向生长，加快种植体周围软组织的良好愈合，阻止上皮跟方迁移，细菌侵入，实现种植体边缘封闭，保证种植体长期稳定性。微沟槽结合TiN纳米涂层具有良好的抗菌性，具有良好的血液相容性，有效的促进血小板粘附和活化，具有良好的生物相容性，同时有效的促进了牙龈成纤维细胞的增殖和粘附。
Description
技术领域
本发明涉及种植体，尤其属于牙种植体。
背景技术
目前钛种植体的应用已成为替代缺失牙的常规方法，种植体周围软组织主要由牙龈成纤维细胞构成的结缔组织层和上皮细胞构成的上皮层组成，如图1所示，传统的种植体1光滑颈圈11周围细胞有跟方迁移生长的趋势且结缔组织与之结合为平行附着关系从而有别于天然牙周组织嵌入牙体的生长，故减弱了种植体与周围结缔组织的结合能力，同时传统认为粗糙的颈圈会导致周围细菌的粘附，而不利于患者恢复。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能更好实现种植体边缘封闭，阻止细菌侵入，保证种植体长期稳定性的牙种植体。
本发明所采用的技术方案为一种牙种植体，其技术要点在于在种植体颈圈表面加工有沟槽。
传统上认为由于粗糙的颈圈表面积大，细菌可附着的地方大，不利于患者恢复，而忽略了光滑颈圈周围细胞有跟方迁移生长的趋势，且结缔组织与之结合为平行附着关系，从而有别于天然牙周组织嵌入牙体的生长，故减弱了种植体与周围结缔组织的结合能力。水平沟槽“各向异性”的表面特征能对牙龈成纤维细胞产生“接触诱导”作用，即能引导细胞顺着水平沟槽的方向生长，本发明在种植体颈圈表面加工有垂直于种植体长轴的水平微沟槽，利用“接触诱导”效应阻止牙龈成纤维细胞和上方的上皮细胞根方迁移，有利于种植颈部和周围软组织的结合，防止细菌入侵，实现种植体边缘封闭，与天然牙周组织嵌入牙体的生长方式类似，保证种植体长期稳定。
沟槽表面具有氮化钛(TiN)涂层。本发明利用氮化钛(TiN)涂层增加种植体颈圈周围的的抗菌能力和增强材料的血液相容性。
沟槽表面具有氮化钛(TiN)涂层的厚度为100-1000nm。氮化钛（TiN）作为纳米涂层其化学性能稳定，具有较强的耐磨损耐腐蚀性及良好的生物相容性及抗菌性。基于喷涂的涂层能覆盖所有沟槽表面同时又不影响原有的沟槽结构，氮化钛涂层的溅射厚度确定为100-1000nm。
多道沟槽平行间隔分布。有利于诱导细胞顺着沟槽的平行走向规则排列。
多道沟槽等间隔均匀分布。制作方便，有利于细胞均匀的受到相同宽度沟槽嵴顶对细胞骨架造成的形变刺激，使细胞受到形貌作用后尽量保持相对一致的生物状态。
沟槽剖面为梯形或矩形。通常沟槽剖面为外大内小，即底边朝外的倒梯形或矩形，以引导细胞顺着沟槽向内生长实现种植体边缘封闭，阻止细菌侵入。
沟槽侧壁与颈圈表面夹角为45°-90°，一定的斜率保证“接触诱导”效应的实现。
在种植体颈圈表面等间隔加工有多道平行的沟槽，沟槽的宽度50-100μm，间距50-100μm，深度10-15μm，沟槽侧壁与颈圈表面夹角为45°-90°，沟槽纵剖面的形状为倒梯形或矩形，沟槽表面具有厚度为100-1000nm的氮化钛(TiN)涂层。
研究证明为了保证沟槽形貌对细胞“接触诱导”效应的存在，沟槽宽度和沟槽间隔要求不超过与之接触细胞的大小，同时要求沟槽深度不小于10μm，种植体颈圈周围结缔组织牙龈成纤维细胞大小为（110μm），为了满足细胞能顺着沟槽生长的同时也能进入沟槽生长，沟槽的宽度和沟槽的间隔确定为50-100μm，为了保证后续氮化钛喷涂的质量，沟槽深度为10-15μm。
在种植体颈圈表面等间隔加工有多道平行的沟槽，沟槽的宽度60μm，间距60μm，深度10μm，沟槽侧壁与颈圈表面夹角为54.74°，沟槽纵剖面的形状为倒梯形，沟槽表面溅射200nm的氮化钛(TiN)涂层。
综上可知本发明的水平沟槽“各向异性”的表面特征能对牙龈成纤维细胞产生“接触诱导”作用，即能引导细胞顺着水平沟槽的方向生长，通过“接触诱导”效应有利于牙龈成纤维细胞构成种植体边缘封闭，即能引导细胞顺着沟槽水平走向生长，加快种植体周围软组织的良好愈合，阻止上皮跟方迁移，细菌侵入，实现种植体边缘封闭，保证种植体长期稳定性。微沟槽结合TiN 纳米涂层具有良好的抗菌性，具有良好的血液相容性，有效的促进血小板粘附和活化，具有良好的生物相容性，同时有效的促进了牙龈成纤维细胞的增殖和粘附。
附图说明
图1 为现有种植体的结构示意图
图2 为本发明的结构示意图
图3为图2A处的局部放大图
图4为图3的B向展开，细胞生长状态示意图
其中：1种植体 11颈圈12沟槽 2细胞。
具体实施方式
下面结合视图对本发明进行详细的描述,使本专业的技术人员更理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
一种牙种植体，是在现有牙种植体的基础上进行改进，在光滑的牙种植体颈圈11表面加工有沟槽12，沟槽表面具有氮化钛(TiN)涂层。通常在种植体颈圈11表面等间隔加工有多道平行的沟槽12，沟槽12的宽度50-100μm，间距50-100μm，深度10-15μm，沟槽侧壁与颈圈表面夹角为45°-90°，沟槽纵向剖面形状为倒梯形或矩形，所述的倒梯形是指外大内小，即底边朝外的梯形，沟槽表面溅射氮化钛(TiN)涂层的厚度为100-1000nm。
实施例1，采用光刻技术，设计与所蚀刻沟槽宽度和间距相同的掩膜板，通过掩膜板控制硅板上沟槽的宽度和间距，通过蚀刻时间控制硅板上沟槽深度，实现在种植体光滑颈圈表面等间隔均匀分布有多道微沟槽：宽度60μm，沟槽间距60μm，深度10μm，沟槽纵剖面为倒梯形，沟槽侧壁与颈圈表面夹角为54.74°，通过磁控溅射技术在沟槽表面喷涂200nm 的钛(Ti)涂层。
实施例2，采用光刻技术，设计与所蚀刻沟槽宽度和间距相同的掩膜板，通过掩膜板控制硅板上沟槽的宽度和间距，通过蚀刻时间控制硅板上沟槽深度，实现在种植体光滑颈圈表面等间隔均匀分布有多道微沟槽：宽度60μm，沟槽间距60μm，深度10μm，沟槽纵剖面为倒梯形，沟槽侧壁与颈圈表面夹角为54.74°，通过磁控溅射技术在沟槽表面溅射200nm 的氮化钛(TiN)涂层。
实施例3 ，采用光刻技术，设计与所蚀刻沟槽宽度和间距相同的掩膜板，通过掩膜板控制硅板上沟槽的宽度和间距，通过蚀刻时间控制硅板上沟槽深度，实现在种植体光滑颈圈表面等间隔均匀分布有多道微沟槽：宽度50μm，沟槽间距100μm，深度13μm，沟槽纵剖面为倒梯形，沟槽侧壁与颈圈表面夹角为54.74°，通过磁控溅射技术在沟槽表面溅射300nm 的氮化钛(TiN)涂层。
实施例4，采用光刻技术，设计与所蚀刻沟槽宽度和间距相同的掩膜板，通过掩膜板控制硅板上沟槽的宽度和间距，通过蚀刻时间控制硅板上沟槽深度，实现在种植体光滑颈圈表面均匀分布有多道微沟槽：宽度100μm，沟槽间距50μm，深度15μm，沟槽纵剖面为倒梯形，沟槽侧壁与颈圈表面夹角为54.74°，通过磁控溅射技术在沟槽表面溅射420nm 的氮化钛(TiN)涂层。
本发明的有益效果
实验中对照组光滑钛颈圈为商业用的纯钛
1）采用CCK-8实验，通过溶液在OD450的吸光度值反映细胞在材料表面的增殖情况
人牙龈成纤维细胞在不同材料表面不同时间点的增殖结果（OD450吸光度值）
| 分组 | 6H | 1D | 3D | 5D | 7D |
| 光滑钛颈圈 | 0.068±0.003 | 0.239±0.034 | 0.402±0.027 | 0.734±0.031 | 0.529±0.076 |
| 本发明实施例1 | 0.110±0.002 | 0.432±0.027 | 0.644±0.022 | 1.045±0.182 | 1.664±0.109 |
| 本发明实施例2 | 0.129±0.004 | 0.531±0.078 | 0.936±0.078 | 1.454±0.103 | 2.123±0.123 |
| 本发明实施例3 | 0.126±0.031 | 0.511±0.062 | 0.809±0.052 | 1.343±0.102 | 2.011±0.140 |
| 本发明实施例4 | 0.131±0.038 | 0.581±0.085 | 0.999±0.064 | 1.543±0.132 | 2.451±0.153 |
实验结果表面本发明较光滑钛材料在不同的时间点都有明显的促进牙龈成纤维细胞增殖的作用，氮化钛涂层的效果比钛涂层的效果好。
2）采用免疫荧光表征细胞形态，通过细胞排列夹角如图4中所示的细胞2的长轴与沟槽水平方向（即沟槽的横截面）的夹角在0°-10°细胞所占的比例表征细胞沿着沟槽水平方向的生长情况
不同材料表面细胞排列夹角在0°-10°细胞所占的比例（%）
| 组别 | 6H | 1D |
| 光滑钛颈圈 | 19.8±3.32 | 34.2±3.14 |
| 本发明实施例1 | 89.3±1.53 | 95.3±1.03 |
| 本发明实施例2 | 89.4±1.87 | 95.7±0.99 |
| 本发明实施例3 | 86.3±1.68 | 94.2±1.02 |
| 本发明实施例4 | 90.3±1.72 | 97.7±0.91 |
结果表明本发明表面细胞排列夹角在0°-10°的比例明显增大，即本发明从粘附初期开始对细胞就有良好的“接触诱导”效力。
3）通过流式细胞仪检测血小板活化的标志（MP,P-selection），百分比越高说明被激活的血小板越多
不同材料表面血小板活化指标活化的百分比（%）
| 组别 | MP | P-selection |
| 光滑钛颈圈 | 16.89±0.175 | 5.67±0.231 |
| 本发明实施例1 | 20.32±0.208 | 7.98±0.162 |
| 本发明实施例2 | 24.87±0.151 | 13.48±0.086 |
| 本发明实施例3 | 23.00±0.251 | 14.48±0.198 |
| 本发明实施例4 | 22.07±0.191 | 13.48±0.260 |
结果表明本发明较传统光滑钛表面促进了血小板的活化，提高了血液相容性，氮化钛涂层的效果比钛涂层的效果好。
4）通过体外牙龈卟啉单胞菌活细菌染色计数表征材料的抗菌能力，表面粘附的细菌个数越多说明其抗菌能力越弱
不同材料表面活牙龈卟啉单胞菌计数 (105 个）
| 组别 | 6h | 1D |
| 光滑钛颈圈 | 0.71±0.12 | 9.96±0.98 |
| 本发明实施例1 | 0.56±0.14 | 6.23±0.44 |
| 本发明实施例2 | 0.35±0.17 | 3.41±0.25 |
| 本发明实施例3 | 0.29±0.09 | 2.83±0.31 |
| 本发明实施例4 | 0.38±0.11 | 3.98±0.45 |
结果表明本发明较传统光滑钛具有抗细菌粘附功能，氮化钛涂层的效果比钛涂层好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，各个具体参数在不改变本发明宗旨的情况下可进行多种选择，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的实质范围内所做出的改进、替换和润饰，也应属于本发明的保护范围。任何可以形成微沟槽形貌的工艺技术都可运用于制作符合尺寸限制的沟槽，任何可以喷涂氮化钛涂层的技术都可以运用于形成符合厚度限制的涂层，目前因光刻技术的限制，实施例仅提供沟槽纵剖面的形状为倒梯形，例如激光微加工技术成熟后也可运用于制作沟槽纵剖面的形状为矩形的实施例。
Claims (8)
1.一种牙种植体，其特征在于：在种植体颈圈（11）表面加工有沟槽（12）。
2.根据权利要求书1所述一种牙种植体，其特征在于：在沟槽（12）表面具有氮化钛涂层。
3.根据权利要求书1所述一种牙种植体，其特征在于：多道沟槽（12）平行间隔分布。
4.根据权利要求书2所述一种牙种植体，其特征在于：多道沟槽（12）等间隔均匀分布。
5.根据权利要求书1所述一种牙种植体，其特征在于：沟槽（12）纵剖面形状为梯形或矩形。
6.根据权利要求书1所述一种牙种植体，其特征在于：沟槽表面具有氮化钛涂层的厚度为100-1000nm。
7.根据权利要求书1所述一种牙种植体，其特征在于：在种植体颈圈（11）表面等间隔加工有多道平行的沟槽（12），沟槽（12）的宽度50-100μm，间距50-100μm，深度10-15μm，沟槽侧壁与颈圈表面夹角为45°-90°，沟槽纵剖面形状为倒梯形或矩形，沟槽表面具有厚度为100-1000nm的氮化钛涂层。
8.根据权利要求书7所述一种牙种植体，其特征在于：在种植体颈圈（11）表面等间隔加工有多道平行的沟槽（12），沟槽（12）的宽度60μm，间距60μm，深度10μm，沟槽侧壁与颈圈表面夹角在57.74°为佳，沟槽纵剖面的形状为倒梯形，沟槽表面喷涂200nm的氮化钛涂层。
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