CN110055535B

CN110055535B - 一种种植体的表面处理方法

Info

Publication number: CN110055535B
Application number: CN201910425105.4A
Authority: CN
Inventors: 鄢新章; 冯崇敬; 王昌建; 杨维; 刘谋山; 刘帅
Original assignee: Chengdu Besmile Biotechnology Co ltd
Current assignee: Chengdu Besmile Biotechnology Co ltd
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2021-03-02
Anticipated expiration: 2039-05-21
Also published as: CN110055535A

Abstract

本发明属于义齿制造领域，具体涉及一种种植体的表面处理方法。具体方法为，先对种植体进行喷砂处理，再联合使用特定浓度的硫酸和盐酸联合进行酸蚀，随后再使用MAO法对种植体表面进行再次处理，最终获得孔洞分级适宜、表面薄膜厚度优异、生物相容性极佳的种植体。

Description

一种种植体的表面处理方法

技术领域

本发明属于义齿制造领域，具体涉及一种种植体的表面处理方法。

背景技术

牙种植体的材质为纯钛和/或钛合金，其植入牙槽骨以替代失去的天然牙牙根，通过基台和中央螺丝连接，起到固定上部牙冠、恢复功能的目的。具有粗糙表面的种植体更有利于成骨细胞的攀附，可以使种植体和牙槽骨结合更牢固。

目前牙种植体表面粗糙化技术应用最为广泛的是SLA(喷砂+酸蚀)技术，SLA可在种植体表面形成明显的一级和二级孔洞，错落有致、层次分明的孔洞结构可快速结合骨细胞，减少愈合时间、增加结合强度。

目前市面上采用SLA技术的厂家都会使用白刚玉进行喷砂，白刚玉为99％以上的三氧化二铝，耐高温、耐腐蚀，一般极难和常见的酸发生反应。一般而言，白刚玉可以在1000℃高温下发生熔融，但这种方式会一定程度上破坏种植体，显然不适合用在此处。因此，众多种植体生产厂家均存在白刚玉去除不尽的现象，德国ICX更是使用了强腐蚀性的氢氟酸用以辅助去除残留铝，对人体、环境危害较大，形成的孔洞也不均匀。

因此，提供一种环保绿色、对白刚玉去除效果优异、形成的一级和二级孔洞分布合理的种植体表面处理方法，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保绿色、对白刚玉去除效果优异、形成的一级和二级孔洞分布合理的种植体表面处理方法。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种种植体表面处理方法，所述方法包括如下步骤：

(1)对待处理种植体进行清洗，随后干燥；

(2)对清洗后的种植体进行喷砂处理，喷砂砂材为60～200目白刚玉，喷砂压力为0.1～0.5MPa，喷砂时间为50～70s；

(3)对喷砂后的种植体再次进行清洗，随后干燥；

(4)对清洗后的种植体进行酸蚀处理，所述酸蚀中，所用药水按体积分数含30％～40％硫酸、15％～25％的盐酸，和余量的水；

(5)对酸蚀后的种植体进行中和处理；

(6)对中和处理后的种植体再次进行清洗。

优选的，所述清洗具体方法为：先用纯丙酮浸泡处理，再用无水乙醇浸泡处理。

优选的，步骤(2)所述喷砂处理时，喷嘴与种植体间距为3～7cm，喷砂角度为5～15°。

优选的，所述酸蚀方法为：将种植体浸泡于药水中，在60～80℃下酸蚀20～30min。

优选的，所述中和处理的方法具体为：将产品浸入浓度为10～20g/L的碳酸氢钠溶液中，在常温下中和3～5min。

优选的，将所述步骤(6)清洗后获得的种植体干燥后，继续进行如下步骤：

(7)将所述种植体放入电解液中，150～200V、室温下，电解沉积15～30min。

优选的，所述电解液包括：氨基酸螯合钙0.1mol/L、磷酸二氢钙0.05mol/L、壳聚糖在溶液中的质量含量20％～25％、Ⅰ型胶原0.5～1g/L。

优选的，所述电解液的pH为6～7。

本发明具有以下有益效果：

1、使用白刚玉进行喷砂时，部分白刚玉会镶嵌在种植体表面，直接腐蚀白刚玉，很难去除干净。本发明另辟蹊径，不直接腐蚀白刚玉，而是腐蚀白刚玉周围的种植体(纯钛、钛合金)，一方面扩大了白刚玉周围的孔洞，另一方面也使得白刚玉失去依附载体，从种植体上脱落或被酸腐蚀，去除更为干净。

2、发明人通过长期试验和大量经验积累，提供了一种特定的酸蚀处理方法，不仅可以除净白刚玉，还可以在种植体上形成一级孔洞和二级孔洞；所述一级孔洞的孔径为20～30μm，均匀覆盖于整个种植体表面，所述二级孔洞孔径为1～3μm，紧密排布于一级孔洞内。一级孔洞形成机理主要为：在喷砂形成初级孔洞的基础中，通过酸蚀进一步扩大白刚玉周围的孔洞、进一步扩大初级孔洞，最终形成较深的一级孔洞。二级孔洞形成机理主要为：钛合金或钛在含有酸的电解质溶液中发生电化学反应，形成腐蚀电池。硫酸中的氧离子吸附到钛表面，形成钝化膜，而盐酸中的氯离子的介入会破坏此钝化膜，造成点腐蚀，从而产生微小的孔洞；孔洞内的金属钛失去钝化膜处于活性状态，电位较负成为阳极，孔洞外的金属处于钝化状态，电位较正成为阴极，这样孔内外就构成了腐蚀微电池，孔内金属溶解速度大于孔外金属，最终形成直径为1～3um的二级孔洞。

如果酸蚀时温度不够、时间不够，或酸的浓度、混合比例不适合，就无法完全腐蚀尽白刚玉周围的钛组织，白刚玉脱落不完全。但酸蚀温度过高等，又可能造成过度腐蚀，一级孔洞过于扁平，二级孔洞偏大且分布不均匀。

3、微弧氧化(micro-arc oxidation，MAO)，即采用高压电源、大电流，在电解液中以微弧放电的方式在种植体表面形成氧化物膜层的方法。

喷砂+酸蚀处理后，获得的种植体表面已经形成一层氧化钛薄膜，且薄膜上生成一级孔洞和二级孔洞，便于成骨细胞等的附着。但这种方式获得的薄膜较薄。为了提高薄膜厚度，进一步提高孔洞层级分布，进而获得生物相容性更好的种植体，在喷砂和酸蚀后，继续进行MAO处理。MAO处理后，不仅可以提高薄膜厚度，还可以进一步提高种植体表面的粗糙度，并增加了极性成分，增加表面能，进而促进成骨细胞等的附着。

MAO处理中，电压的选择和电解液的选择尤为重要。电压过小，薄膜厚度增加不明显，电压过大，薄膜厚度虽然显著增加，但薄膜的结构也相应变得疏松，容易脱落。另外，电解液中的壳聚糖和Ⅰ型胶原可以进一步提高种植体的生物相容性，且壳聚糖和Ⅰ型胶原间发生了未知的联合反应，对薄膜稳定性和生物相容性都有益处。

附图说明

图1为使用本发明实施例一组1处理后的种植体表面放大500倍时的电镜图；

图2为使用本发明实施例一组1处理后的种植体表面放大1000倍时的电镜图。

具体实施方式

本发明处理种植体的方法具体包括如下步骤：

1、喷砂+酸蚀处理

(1)使用纯丙酮对待处理的义齿种植体(纯钛或钛合金材质)浸泡5～15min，随后取出种植体，再用无水乙醇浸泡5～15min，以去除油污和手指印，随后取出种植体，再用去离子水浸泡5～20min；干燥待用。

(2)对清洗后的种植体进行喷砂处理。喷砂砂材为60～200目白刚玉，喷砂压力为0.1～0.5MPa，喷砂时间为50～70s，喷嘴与产品的间距为3～7cm，喷砂角度为5～15°。

(3)喷砂结束后，使用气压为0.2～0.3Mpa的压缩空气吹去种植体表面残留的大颗粒砂材，按步骤(1)的方法进行浸泡清洗。干燥后，对喷砂后的种植体进行酸蚀。所述酸蚀的药水中，按体积分数含30％～40％硫酸、15％～25％的盐酸，和余量的水。将种植体浸泡于酸蚀药水中，在60～80℃下酸蚀20～30min。

(4)酸蚀完成后，取出种植体进行中和处理。具体为：将产品浸入浓度为10～20g/L的碳酸氢钠溶液中，在常温下中和3～5min。

(5)中和处理后，取出种植体，再按步骤(1)的方法进行浸泡清洗。随后取出种植体，烘干即可。

2、MAO处理

具体方法为：将经步骤1处理后的种植体放入电解液中，150～200V、室温下，电解沉积15～30min。所述电解液组成为：氨基酸螯合钙0.1mol/L、磷酸二氢钙0.05mol/L、壳聚糖在溶液中的质量含量20％～25％、Ⅰ型胶原0.5～1g/L；用盐酸或氢氧化钠调节电解液pH为6～7。沉积结束后，取出种植体，按步骤1的方法浸泡清洗并干燥即可。

下面结合具体的实施例，对本发明进行进一步阐释。

实施例一：只使用喷砂+酸蚀的表面处理

1、本实施例所用种植体材质为医用纯钛，购自苏州川茂金属材料有限公司。按上述步骤1的方法对18组种植体进行表面处理。其中，各组的具体处理方法如表1所示。其中，酸蚀药水的余量均为水。

表1各组处理方式对照表

组别	白刚玉目数	喷砂参数	酸蚀药水	酸蚀参数
					组1	150目	0.3MPa、60s、4cm、10°	35％硫酸、20％盐酸	75℃、30min
组2	60目	0.3MPa、60s、4cm、10°	35％硫酸、20％盐酸	75℃、30min
					组3	100目	0.3MPa、60s、4cm、10°	35％硫酸、20％盐酸	75℃、30min
组4	200目	0.3MPa、60s、4cm、10°	35％硫酸、20％盐酸	75℃、30min
					组5	260目	0.3MPa、60s、4cm、10°	35％硫酸、20％盐酸	75℃、30min
组6	150目	0.1MPa、100s、3cm、10°	35％硫酸、20％盐酸	75℃、30min
					组7	150目	0.5MPa、45s、7cm、10°	35％硫酸、20％盐酸	75℃、30min
组8	150目	0.3MPa、60s、4cm、10°	65％硝酸	室温、10min
					组9	150目	0.3MPa、60s、4cm、10°	30％硝酸	30℃、20min
组10	150目	0.3MPa、60s、4cm、10°	25％氢氟酸	室温、10min
					组11	150目	0.3MPa、60s、4cm、10°	15％氢氟酸	30℃、20min
组12	150目	0.3MPa、60s、4cm、10°	35％硫酸	75℃、30min
					组13	150目	0.3MPa、60s、4cm、10°	20％盐酸	75℃、30min
组14	50目	0.1MPa、40s、7cm、25°	15％硫酸、37％盐酸	50℃、20min
					组15	150目	0.3MPa、60s、4cm、10°	35％硫酸、20％盐酸	室温、90min
组16	150目	0.3MPa、60s、4cm、10°	35％硫酸、20％盐酸	30℃、75min
					组17	150目	0.3MPa、60s、4cm、10°	35％硫酸、20％盐酸	50℃、60min
组18	150目	0.3MPa、60s、4cm、10°	35％硫酸、20％盐酸	95℃、15min

2、对各组处理后的种植体进行电镜扫描，因篇幅有限，附图中只展示效果最优的组1的电镜扫描图。图1为组1处理后的种植体表面放大500倍时的电镜图，图2为组1处理后的种植体表面放大1000倍时的电镜图。如图所示，按组1的方法处理后，种植体表面未见白刚玉残留、且明显形成不同大小的两级孔洞。直径较大的一级孔洞内部紧密排布有二级孔洞。经测量，一级孔洞孔径分布为20～30μm，二级孔洞孔径分布为1～3μm。其余各组处理后的表面情况如表2所示。

表2各组种植体表面处理后的表面情况对照表

实施例二：喷砂+酸蚀处理后，进行MAO处理

1、选择实施例一组1获得的种植体，按上述步骤2的方法进行10组MAO处理。各组处理方法如表3所示。

表3各组处理方法对照表

2、以未进行实施例二的组1种植体为对照组，测定各组薄膜厚度及稳定度。薄膜稳定度测定方式为：电镜观察种植体表面，涂层是否发生崩裂、脱落。

同时进行生物相容性测试。具体测试方法为：分别将人成骨肉瘤细胞系MG63接种于上述各组种植体表面，每组设置5个重复，分别于37℃、5％CO₂环境下恒温密闭培养。接种2、4、6、8h后，分别取出一组种植体，PBS缓冲液冲洗1次，2.5％浓度的戊二醛溶液固定1h，随后在室温下进行乙醇脱水、乙酸异戊酯置换，干燥后，使用真空蒸镀金膜技术对表面喷金。随后电镜观察细胞粘附情况、伸展情况和分化情况。并使用相同处理的种植体，培养8h后进行肌动蛋白纤维(F-actin)荧光染色，观察F-actin变化，进而计算各组细胞粘附率。所述粘附率＝粘附细胞量/接种细胞量×100％。各组结果如表4所示。

表4各组结果展示表

Claims

1.一种种植体表面处理方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

（1）对待处理种植体进行清洗，随后干燥；

（2）对清洗后的种植体进行喷砂处理，喷砂砂材为60～200目白刚玉，喷砂压力为0.1～0.5MPa，喷砂时间为50～70s；

（3）对喷砂后的种植体再次进行清洗，随后干燥；

（4）对清洗后的种植体进行酸蚀处理，所述酸蚀中，所用药水按体积分数含30%～40%硫酸、15%～25%的盐酸，和余量的水；

（5）对酸蚀后的种植体进行中和处理；

（6）对中和处理后的种植体再次进行清洗；

（7）将清洗后的种植体放入电解液中，150～160V、室温下，电解沉积15～30min；所述电解液包括：氨基酸螯合钙0.1mol/L、磷酸二氢钙0.05mol/L、壳聚糖在溶液中的质量含量为20%～25%、Ⅰ型胶原0.5～1g/L。

2.根据权利要求1所述的种植体表面处理方法，其特征在于：步骤（1）、（3）、（6）所述清洗具体方法为：先用纯丙酮浸泡处理，再用无水乙醇浸泡处理。

3.根据权利要求1所述的种植体表面处理方法，其特征在于：步骤（2）所述喷砂处理时，喷嘴与种植体间距为3～7cm，喷砂角度为5～15°。

4.根据权利要求1所述的种植体表面处理方法，其特征在于：所述酸蚀方法为：将种植体浸泡于药水中，在60～80℃下酸蚀20～30min。

5.根据权利要求1所述的种植体表面处理方法，其特征在于：所述中和处理的方法具体为：将产品浸入浓度为10～20g/L的碳酸氢钠溶液中，在常温下中和3～5min。

6.根据权利要求1所述的种植体表面处理方法，其特征在于：所述电解液的pH为6～7。