CN105358091A - 涂布有增进种植体表面的生物活性和骨结合力及骨融合的物质的种植体和其制造方法及种植体保管方法 - Google Patents

涂布有增进种植体表面的生物活性和骨结合力及骨融合的物质的种植体和其制造方法及种植体保管方法 Download PDF

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Abstract

本发明用于克服现有的RBM及SLA表面之类的物理的表面处理方法所具有的提高骨融合性的局限，提供一种在用于牙科的种植体表面形成类似水溶性维他命的提高生物活性的物质的涂层膜的方法和用这种方法制造的用于牙科的种植体。据此，经过SLA预处理的种植体表面可赋予亲血液性，并可增进生理活性功能，从而提供一种在种植体手术后具有较强的生物合成、较高的骨融合性能期间的增进了生理活性的用于牙科的种植体的制造方法及根据该方法制造的用于牙科的种植体，并且由于种植体表面的污染物质被除去的用于牙科的种植体在表面涂布有生理活性物质涂层，因而使血液亲和性及生理活性增强从而可提高初期的骨融合性能。

Description

涂布有增进种植体表面的生物活性和骨结合力及骨融合的物质的种植体和其制造方法及种植体保管方法
技术领域
本发明涉及一种提高生物活性和骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的制造方法,提供一种提高骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的制造方法和用这种方法制造的用于牙科的种植体，所述用于牙科的种植体的制造方法，通过在种植体表面涂布生物活性物质来防止用现有一般表面处理方法制造的钛或钛合金材质牙科用种植体表面所具有的因碳氢化合物之类的各种污染源的物理或化学吸附现象而引起的骨融合性能减退,并提高用于牙科的种植体表面的生物活性，从而制造出骨结合力及骨融合特性得到提高的用于牙科的种植体。
此外，本发明提供一种制造生物活性和骨结合力及骨融合特性得到提高的用于牙科的种植体而加以保管的方法，从而提供一种长期稳定地保管的方法和用这种方法保管的用于牙科的种植体。
背景技术
目前广泛使用的种植体的表面处理方式可以说是机械加工方法RBM(可吸收性研磨介质研磨，ResorbableBlastedMediablasting)和用酸性物质处理表面的化学加工方法SLA(喷砂大颗粒酸蚀，SandblastLargegritAcidetch)等。用这些方法处理的种植体表面，相比用现有的一般的加工方法处理的表面，表面积较宽、粗糙度较高，因而有利于造骨细胞的分化，并且具有可使骨和种植体之间的骨融合性能增加的优点。
但是，经过表面处理工艺的用于牙科的种植体暴露在空气中的情况，在种植体表面生成氧化层并产生碳氢化合物之类的各种污染源的物理或化学吸附现象从而可减弱骨融合性能，并且只通过变化种植体表面的微细构造(表面积的增加、粗糙度的提高)的表面处理方法，在更进一步提高骨融合性能方面是有限的。
为了更加提高钛表面所具有的物理的骨融合性能，进行了在种植体表面涂布骨诱导蛋白质BMP2(骨形态发生蛋白2，Bonemorphogeneticprotein2)、骨形成肽、纤维蛋白凝胶等涂层的尝试(Biomaterials27(2006)5561-5571,Clin.OralImplantsRes.2005Oct；16(5):563-9,Biomaterials26(2005)5960-5971)。然而，虽然如此被涂布在种植体表面的物质本身是诱导造骨细胞的分化且骨诱导性能较强的物质，但实际适用于用于牙科的种植体表面的情况下，由于在被涂布的种植体表面(某种物质的)散发没有被调节或作为蛋白质的涂层物质所具有的不稳定性，长期保管时存在有效性降低、由伽马灭菌导致的变性等问题。
因为这些问题，本申请人公开一种用于牙科的钛种植体的表面处理及保管方法(韩国登记专利第10-1271402号)，其特征在于，对钛种植体的表面进行UV-臭氧处理从而将其改质为超亲水性表面，之后，为了维持所述改质了的表面的亲水性，将所述种植体浸渍于包含所选择的特定种类的2价盐的溶液中。
发明内容
本发明用于克服现有的RBM及SLA表面之类的物理的表面处理方法所具有的提高骨融合性能的局限，提供一种在用于牙科的种植体表面形成像水溶性维他命一样提高生物活性的物质的涂层膜的方法和用这种方法制造的用于牙科的种植体。
据此，可在经过SLA预处理的种植体表面赋予亲血液性，并可增进生理活性功能，从而提供一种在种植体手术后具有较强的生物合成、较高的骨融合性能期间的增进了生理活性的用于牙科的种植体的制造方法及根据该方法制造的用于牙科的种植体。此外，提供一种用于牙科的种植体的保管方法和用这种方法保管的用于牙科的种植体，以便提高生物活性和骨结合力及骨融合特性。
本发明涉及一种提高生物活性和骨结合力及骨融合(osseointegration)特性的用于牙科的种植体的制造方法，其特征在于，包括如下步骤:第一步，在钛或钛合金材质的用于牙科的种植体表面形成粗面化的表面；第二步，除去所述粗面化了的用于牙科的种植体表面的污染物质；第三步，在所述粗面化的用于牙科的种植体表面形成提高生物活性的物质的涂层膜；及第四步，干燥形成有所述提高生物活性的物质的涂层膜的所述用于牙科的种植体表面。
在形成所述提高生物活性的物质的涂层膜的步骤，涂布于种植体表面的、使生物活性提高的物质的水溶液浓度为0.01～1M，水溶液pH在4～8的范围可被使用。
在本发明中，作为提高用于牙科的种植体表面的生物活性的物质，可使用水溶性维他命B、水溶性维他命C或它们的衍生物，优选地，可使用水溶性维他命B1、水溶性维他命B6、水溶性维他命B12或水溶性维他命C中至少任意一个以上。
作为本发明的其他形态，存在提高生物活性和骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的制造、保管方法，可包括如下步骤：第一步，在钛或钛合金材质的用于牙科的种植体表面形成粗面化的表面；第二步，除去所述粗面化了的用于牙科的种植体表面的污染物质；及第三步，将所述粗面化的用于牙科的种植体浸渍于使生物活性提高的物质的水溶液中进行保管。
作为本发明的其他形态，存在用种植体的制造方法制造的种植体和用种植体的保管方法保管的用于牙科的种植体，所述用于牙科的种植体的制造方法能提高所述生物活性和骨结合力及骨融合特性，所述用于牙科的种植体的保管方法是为了提高生物活性和骨结合力及骨融合特性。
就根据本发明的金属种植体及制造方法而言，种植体表面的有机污染源被除去的用于牙科的种植体，通过在表面涂布上提高生物活性的物质可增强血液亲和性及生理活性从而提高初期骨融合性能。
此外，由于经将水溶性维他命涂布、干燥于种植体而进行制造，因而即使长时间保管也可形成稳定的涂层，从而显示出种植体表面的血液亲和性和生理活性，因此，在种植体手术后，增强初期骨融合性能从而最终具有缩短骨融合时间的效果。
附图说明
图1是涂布上本发明的使生物活性提高的物质后干燥了的用于牙科的种植体表面的SEM照片(这里，SA是未被涂布的种植体，VitB1、VitB6、VitB12、VitC分别显示的是涂布有维他命B1、维他命B6、维他命B12、维他命C的种植体)。
图2是1年的加速老化了的用于牙科的种植体的骨界面结合力测定实验结果。
图3是3年的加速老化了的用于牙科的种植体的骨界面结合力测定实验结果。
图4是涂布水溶性维他命(B群、C)的用于牙科的种植体的血液亲和性测定实验结果。
图5是确认经过机械加工的钛柱体(cylinder)的酸处理后形成的微观形貌的SEM照片。
图6是涂布使生物活性提高的物质的钛柱体的骨界面组织的计量学评价结果。
具体实施方式
本发明通过在除去了污染源的用于牙科的种植体的表面形成像水溶性维他命B、水溶性维他命C或它们的衍生物一样使生物活性提高的物质的涂层膜来，抑制引起表面疏水化的污染源的吸附从而维持用于牙科的种植体表面的超亲水性，并且通过提高用于牙科的种植体表面的生理活性，使种植体手术后具有较强的骨融合性能。
为此，包括如下步骤：第一步，在钛或钛合金材质的用于牙科的种植体表面形成粗面化的表面；第二步，除去所述粗面化的用于牙科的种植体表面的污染物质；第三步，在所述粗面化的用于牙科的种植体表面形成使生物活性提高的物质的涂层膜；第四步，干燥形成有所述使生物活性提高的物质的涂层膜的所述用于牙科的种植体表面。
此外，为了使如此在用于牙科的种植体表面形成像水溶性维他命B、水溶性维他命C或它们的衍生物一样的使生物活性提高的物质的涂层膜的方法更为简单，同时为了获得长期保管的效果，优选地，在表面的粗面化处理后，将经过除去污染物质的步骤的用于牙科的种植体浸渍在装有像所述水溶性维他命B、水溶性维他命C或它们的衍生物一样的使生物活性提高的物质的水溶液的容器中后，将容器密封，由此，以在制造了的用于牙科的种植体的保管期间在保管溶液里自然地完成涂层步骤的形式进行保管。
本发明的用于牙科的种植体的制造方法中，优选地使用类似水溶性维他命B、水溶性维他命C或它们的衍生物的使生物活性提高的物质的水溶液，以便用于牙科的种植体的外周面可均匀地被涂布上涂层。
以下，通过实施例更加具体地说明本发明。
实施例1
使用颗粒大小1mm以下的Al2O3粉末，用喷砂(blast)压力1～10气压，将经过机械加工的用于牙科的种植体喷砂(blasting)1～60秒间。通过使用混合酸水溶液的酸处理方法将宏观及微观形貌赋予给种植体表面。用乙醇将所述经过酸腐蚀处理的用于牙科的种植体进行30分钟的洗涤后，用蒸馏水进行30分钟的超音波洗涤，之后进行干燥。
对经过所述步骤的用于牙科的种植体进行1分钟的等离子(plasma)或5分钟的紫外线处理从而除去吸附及稳定于表面的污染源，将0.01～1M浓度的水溶液维他命B群或水溶性维他命C的水溶液5ul均匀地涂抹在所述表面后在常温下干燥30分钟。
在下面实施例2中使用了用这种方法制造的涂布有水溶性维他命(B群及C)涂层的种植体。
实施例2
将在所述实施例1中制造的涂上水溶性维他命(B群及C)涂层后干燥了的用于牙科的种植体在加速老化的条件下(约55℃)放置6周(加速老化1年)，之后，为了测定种植体-骨界面的结合力，在微型猪颈骨中植入所述种植体，经过16天的骨形成时间后，测定去除扭力(removaltorque)。此时，作为对照群，使用了未涂布所述物质的种植体。
可知：如图2所示，6周(加速老化1年)加速老化的情况下，相比对照群，就涂布上作为水溶性维他命(B群及C)的维他命B1、维他命B6、维他命B12、维他命C后干燥了的实验群而言，分别以约66％、85％、69％73％的去除扭力的程度骨界面结合力得到了提高。
实施例3
将在所述实施例1中制造的涂布上水溶性维他命(B群、C)涂层后干燥了的用于牙科的种植体在加速老化的条件(约55℃)下放置18周(加速老化3年)，之后，为了测定种植体-骨界面的结合力，在微型猪颈骨中植入所述种植体，经过16天的骨形成时间后，测定去除扭力(removaltorque)。此时，作为对照群，使用未涂布所述物质的种植体。
可知：如图3所示，即使进行18周(加速老化3年)的加速老化，相比对照群，涂上作为水溶性维他命(B群及C)的维他命B1、维他命B6、维他命B12、维他命C后干燥了的实验群的情况，和6周加速老化一样，分别以约42％、50％、49％60％的去除扭力的程度骨界面结合力得到了提高。
实施例4
将在所述实施例3中制造的用于牙科的种植体在加速老化的条件(约55℃)下放置18周后，为了确认血液亲和性，将所述种植体约3mm放入微型猪的血液中一定时间(30秒)后，通过沿着种植体表面上升的血液的高度确认血液润湿性。此时，作为对照群，使用未经过赋予亲水性的预处理过程的、未涂布所述物质的种植体。
可直接用肉眼确认：如图4所示，相比对照群，涂上作为水溶性维他命的维他命B1、维他命B6、维他命B12、维他命C后干燥了的种植体的血液润湿性高，而且可得知这种表面处理工艺亲和血液。这种血液亲和性虽然在刚制造后也会增加，特别是经过加速老化3年后，在与对照群对比的实验群中，仍维持其增加幅度。
实施例5
将利用混合酸水溶液的酸处理法适用于经过机械加工的直径1.5mmx长度1.5mm的钛柱体，从而将微观形态赋予给钛柱体的表面(参照图5)。用乙醇将经过酸腐蚀处理的钛柱体进行30分钟洗涤后，用蒸馏水进行30分钟的超音波洗涤，之后进行干燥。
对经过所述工艺的钛柱体进行1分钟的等离子或5分钟的紫外线处理从而除去吸附于表面的污染源，同时赋予亲水性，然后将作为0.01～1M的维他命(B群、C)的维他命B1、维他命B6、维他命B12、维他命C的水溶液1ml均匀地涂抹在所述表面后进行干燥。
在下面实施例6中使用了用这种方法制造的涂布有作为水溶性维他命(B群及C)的维他命B1、维他命B6、维他命B12、维他命C涂层的、干燥了的钛柱体。
实施例6
将前面实施例5中制造的钛柱体在加速老化的条件(约55℃)下放置18周后，为了骨界面的组织计量学评价，将所述钛柱体植入于老鼠的颈骨，经过14天的骨形成时间后，制作组织片(slide)从而实施组织计量学评价。此时，作为对照群，使用未涂布所述物质的钛柱体。
如图6所示，尽管经过18周的加速老化，涂布有作为水溶性维他命(B群及C)的维他命B1、维他命B6、维他命B12、维他命C涂层的、干燥了的钛柱体的情况，可确认，相比对照群，钛柱体周边部的BIC(骨对种植体的接触，BonetoImplantContact)和BA(骨领域，BoneArea)大幅增加。
产业上利用可能性
本发明用于克服现有的RBM及SLA表面之类的物理的表面处理方法所具有的提高骨融合性能的局限，提供一种在用于牙科的种植体表面形成类似水溶性维他命的提高生物活性的物质的涂层膜的方法和用这种方法制造的用于牙科的种植体。据此，可在经过SLA预处理的种植体表面赋予亲血液性，并可增进生理活性功能，从而提供一种在种植体手术后具有较强的生物合成、较高的骨融合性能期间的增进了生理活性的用于牙科的种植体的制造方法及通过该方法制造的用于牙科的种植体，同时，种植体表面的有机污染源被除去的用于牙科的种植体，通过在表面涂布上生理活性物质可使血液亲和性及生理活性增强，从而提高初期骨融合性能，因而具有产业上的利用可能性。

Claims (10)

1.一种提高生物活性和骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的制造方法，其特征在于，包括如下步骤:
第一步，在钛或钛合金材质的用于牙科的种植体表面形成粗面化的表面；
第二步，除去所述粗面化了的用于牙科的种植体表面的污染物质；
第三步，在除去了污染物质并粗面化了的用于牙科的种植体表面，使用生物活性提高物质的水溶液形成涂层膜，所述生物活性提高物质的水溶液以0.01～1M的浓度范围包含选自水溶性维他命B、水溶性维他命C和它们的衍生物的生物活性提高物质，并且所述生物活性提高物质的水溶液的PH为4～8的范围；
第四步，干燥形成有所述生物活性提高物质的涂层膜的所述用于牙科的种植体表面。
2.根据权利要求1所述的提高生物活性和骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的制造方法，其特征在于，
所述生物活性提高物质为在水溶性维他命B1、水溶性维他命B6、水溶性维他命B12或水溶性维他命C中任意一个以上。
3.一种提高生物活性和骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的保管方法，其为提高生物活性和骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的制造、保管方法，其特征在于，包括如下步骤:
第一步，在钛或钛合金材质的用于牙科的种植体表面形成粗面化的表面；
第二步，除去所述粗面化了的用于牙科的种植体表面的污染物质；
第三步，将除去了污染物质并粗面化了的用于牙科的种植体浸渍于生物活性提高物质的水溶液中进行保管，所述生物活性提高物质的水溶液以0.01～1M的浓度范围包含选自水溶性维他命B、水溶性维他命C和它们的衍生物的生物活性提高物质，并且所述生物活性提高物质的水溶液的PH为4～8的范围；
4.根据权利要求3所述的提高生物活性和骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的保管方法，其特征在于，
所述生物活性提高物质为在水溶性维他命B1、水溶性维他命B6、水溶性维他命B12或水溶性维他命C中任意一个以上。
5.根据权利要求1所述的提高生物活性和骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的制造方法，其中，
所述形成粗面化的表面的第一步包括：
使用颗粒大小1mm以下的Al2O3粉末，以喷砂压力1～10的气压，进行1～60秒间的喷砂。
6.根据权利要求3所述的提高生物活性和骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的保管方法，其中，
所述形成粗面化的表面的第一步包括：
使用颗粒大小1mm以下的Al2O3粉末，以喷砂压力1～10的气压，进行1～60秒间的喷砂。
7.根据权利要求1所述的提高生物活性和骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的制造方法，其中，
除去污染物质的第二步包括，
对用于牙科的种植体进行1分钟的等离子或5分钟的紫外线处理从而除去吸附于表面的污染源。
8.根据权利要求3所述的提高生物活性和骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的保管方法，其中，
除去污染物质的第二步包括，
对用于牙科的种植体进行1分钟的等离子或5分钟的紫外线处理从而除去吸附于表面的污染源。
9.用权利要求1、2、5及7中任意一项所记载的提高生物活性和骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的制造方法制造而成的用于牙科的种植体。
10.用权利要求3、4、6及8中任意一项所记载的提高生物活性和骨结合力及骨融合特性的用于牙科的种植体的保管方法保管的用于牙科的种植体。
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