CN110464497A - 一种钛基非晶金属玻璃牙种植体及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钛基非晶金属玻璃牙种植体及其制备方法，按重量份，包括：钛30‑75份，锆0‑25份，铜0‑45份，硅0‑20份，铁0‑10，锌0‑10份银0‑5份，钯0‑15份，牙种植体的直径为2‑6mm，长度为4‑13mm；牙种植体位于骨内的部分具有自攻螺纹结构，螺距0.7‑2mm，螺纹深度0.3‑0.6mm，所述螺纹截面为三角形。本发明抗断裂强度良好、生物相容性良好、弹性模量适中，并具有一定的抗菌作用，是一种良好的金属内植物材料。

Description

一种钛基非晶金属玻璃牙种植体及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种仿生设计，具体涉及一种钛基非晶金属玻璃牙种植体及其制备方法。

背景技术

现有牙种植体多采用纯钛或钛合金制作，主要存在如下问题：

1材料强度较低，植入体直径大，对种植区的三维骨量要求较高。当种植区骨量不足时，必须采用骨增量技术方能满足种植体植入要求。但骨增量手术会增加手术创伤和骨结合周期，增加手术难度和术后感染的发生率。

2材料的弹性模量远远高于骨皮质。应力过度集中于种植体颈部，容易造成局部骨的快速吸收。

3无抗菌性。极易发生种植体周围炎症和严重感染，导致种植体的中远期感染脱落。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛基非晶金属玻璃牙种植体，可在保证基本力学性能可靠的前提下，显著降低对植入区周围三维骨量的需要量，减少临床植骨量并减少由大范围植骨导致的系列并发症。可改善内植物受到外力时的应力分布，使之更加均匀；并可有效抑制感染，降低种植体周围炎的罹患率，利于内植物的远期成功。本发明的目的还提供一种钛基金属玻璃牙种植体的制备方法。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明的一种钛基非晶金属玻璃牙种植体，按重量份，包括：钛30-75份，锆0-25份，铜0-45份，硅0-20份，铁0-10，锌0-10份银0-5份，钯0-15份，牙种植体为直径2-6mm，长度4-13mm的非晶态金属玻璃圆柱棒状体；牙种植体位于骨内的部分具有自攻螺纹结构，螺距0.7-2mm，螺纹深度0.3-0.6mm，所述螺纹截面为三角形。

本发明的一种钛基非晶金属玻璃牙种植体的制备方法，按重量份，包括：钛30-75份，锆0-25份，铜0-45份，硅0-20份，铁0-10，锌0-10份银0-5份，钯0-15份；具体工艺步骤：

1)将上述组分混合，并在温度800-1800摄氏度；真空度：6.6×10-3Pa环境下熔炼，将熔炼后金属液相在10k/s-300k/s降温速率下冷却得到非晶态金属玻璃；

2)采用铜模具模铸法、压铸法、或CAD/CAM数字化设计与加工的方法加工成2-6mm直径的圆柱棒状；

3)在步骤2)的基础上，牙种植体位于骨内的部分加工成自攻螺纹结构，螺距0.7-2mm，螺纹深度0.3-0.6mm；

4)牙种植体表面做酸蚀和喷砂处理以使种植体骨内部分表面粗糙化。

本发明的一种钛基非晶金属玻璃牙种植体的数字化制备方法：

1)CT扫描获得患者的颌面部CT数据1；

2)将步骤1)的CT数据1导入CAD/CAM设计软件中进行三维重建，获得患者颌骨及软组织的三维图像数据2；

3)基于数据2，在CAD/CAM软件中设计个性化牙种植体的形态和大小，建立不同形态牙种植体的数据库，以备调用修改使用；

4)在CAD/CAM软件中设计牙种植体胚体数据3，包括：自攻螺纹结构的种植体骨内部分、基台穿龈部分、基台的龈上部分、加力辅助结构，牙种植体的直径为2-6mm，长度为4-13mm；牙种植体位于骨内的部分具有自攻螺纹结构，螺距0.7-2mm，螺纹深度0.3-0.6mm，所述螺纹截面为三角形；基台穿龈部分根据患者牙龈厚度和形态、缺牙间隙确定；

5)将步骤4)获得的牙种植体数据3与数据库调用的牙种植体相近数据融合，获得数据4；

6)以数据4为标准，通过三维数控加工中心将直径2-6mm，长度4-13mm的非晶态金属玻璃圆柱棒状体加工成最终的牙种植体。

所述基台，是指与牙种植体通过螺纹固定的一个辅助装置；所述基台包括愈合基台、修复基台，愈合基台用于种植术后即刻与种植体连接，让牙龈软组织围绕其形成定形，利于后续修复；修复基台，是在种植体完成骨整合后(通常3-6个月)，通过如三通道、内六角的连接结构和螺纹与种植体之间刚性连接，外部与义齿连接；所述基台连通口腔内和种植体，其与牙龈之间的连接部分是细菌和异物进入种植体骨结合界面的薄弱环节。

本发明中的钛基非晶金属合金玻璃材料制作的基台，能保障基台具有高强度不易折断、低弹性模量吸收部分咀嚼压力之外，还可以通过加入银、铜等元素，实现基台部分的有效抗菌甚至主动杀菌效果，从源头避免种植体周围感染炎症、植体周围骨吸收的发生及远期脱落。

愈合基台能通过铸造或者CAD/CAM分型号批量加工，修复基台可以通过SLM等3D打印工艺或者三维切削工艺实现个性化制造。

所述最终的牙种植体底部设有缺口，该缺口位于底部的第一个螺纹与第三个螺纹之间。该缺口便于种植体的种植，且能防止种植体脱落。

融合：在CAD/CAM软件中，是两部分或者多部分三维数据配准、编辑后，整合为一个数据的过程。

配准：配准(registration)是指同一区域内以不同成像手段所获得的不同图像图形的地理坐标的匹配。包括几何纠正、投影变换与统一比例尺三方面的处理。本发明中的配准，主要针对两次三维扫描获取的数据，以二者之间三维形态相同或近似相同的局部区域为共同区域，将上述一个数据的坐标系匹配到另一个数据坐标系中的过程。

上述k是热力学温度。

热力学温度，又称开尔文温标、绝对温标，简称开氏温标，是国际单位制七个基本物理量之一，单位为开尔文，简称开，(符号为K)，其描述的是客观世界真实的温度，同时也是制定国际协议温标的基础，是一种标定、量化温度的方法。

本发明的优点在于：

1、本发明牙种植体可在保证植体基本力学性能可靠的前提下，显著降低对牙种植周围三维骨量的需要量，减少临床植骨量并减少由大范围植骨导致的系列并发症。可改善内植物受到外力时的应力分布，使之更加均匀。并可有效抑制致病菌群，降低内植物周围感染的罹患率，利于植入物的远期成功。本发明的目的是提供一种钛基金属内植物材料及制备方法。

2、本发明抗断裂强度良好、生物相容性良好、弹性模量适中，并具有一定的抗菌作用，是一种良好的金属内植物材料。

附图说明

图1为本发明种植体的结构示意图。

图中，1、自攻螺纹结构的种植体骨内部分；2、基台穿龈部分；3、基台的龈上部分；4、加力辅助结构；5、缺口。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

本发明的一种钛基非晶金属玻璃牙种植体及其制备方法，按重量份，包括：钛30份，锆2份，铜2份，硅3份，铁2，锌2份银1份，钯1份，牙种植体的直径为2mm，长度为4mm；牙种植体位于骨内的部分具有自攻螺纹结构，螺距0.7mm，螺纹深度0.3mm，所述螺纹截面为三角形；

具体工艺步骤：

1)将上述组分混合，并在温度800摄氏度；真空度：6.6×10Pa环境下熔炼，将熔炼后金属液相在10k/s-300k/s降温速率下冷却得到非晶态金属玻璃；

2)采用铜模具模铸法、压铸法、或CAD/CAM数字化设计与加工的方法加工成2-6mm直径的圆柱棒状；

3)在步骤2)的基础上，牙种植体位于骨内的部分加工成自攻螺纹结构，螺距0.7-2mm，螺纹深度0.3-0.6mm；

4)牙种植体表面做酸蚀和喷砂处理以使种植体骨内部分表面粗糙化。

实施例2：

本发明的一种钛基非晶金属玻璃牙种植体及其制备方法，按重量份，包括：钛50份，锆25份，铜45份，硅20份，铁10，锌10份银5份，钯15份，牙种植体的直径为6mm，长度为13mm；牙种植体位于骨内的部分具有自攻螺纹结构，螺距2mm，螺纹深度0.6mm，所述螺纹截面为三角形；

具体工艺步骤：

1)将上述组分混合，并在温度1200摄氏度；真空度：6.6×6Pa环境下熔炼，将熔炼后金属液相在10k/s-300k/s降温速率下冷却得到非晶态金属玻璃；

2)采用铜模具模铸法、压铸法、或CAD/CAM数字化设计与加工的方法加工成2-6mm直径的圆柱棒状；

3)在步骤2)的基础上，牙种植体位于骨内的部分加工成自攻螺纹结构，螺距0.7-2mm，螺纹深度0.3-0.6mm；

4)牙种植体表面做酸蚀和喷砂处理以使种植体骨内部分表面粗糙化。

实施例3：

本发明的一种钛基非晶金属玻璃牙种植体及其制备方法，按重量份，包括：钛75份，锆12份，铜25份，硅10份，铁0-10，锌5份银3份，钯7份，牙种植体的直径为4mm，长度为7mm；牙种植体位于骨内的部分具有自攻螺纹结构，螺距1.5mm，螺纹深度0.45mm，所述螺纹截面为三角形；

具体工艺步骤：

1)将上述组分混合，并在温度1800摄氏度；真空度：6.6×3Pa环境下熔炼，将熔炼后金属液相在10k/s-300k/s降温速率下冷却得到非晶态金属玻璃；

2)采用铜模具模铸法、压铸法、或CAD/CAM数字化设计与加工的方法加工成2-6mm直径的圆柱棒状；

3)在步骤2)的基础上，牙种植体位于骨内的部分加工成自攻螺纹结构，螺距0.7-2mm，螺纹深度0.3-0.6mm；

4)牙种植体表面做酸蚀和喷砂处理以使种植体骨内部分表面粗糙化。

实施例2经过力学性能试验，效果如下表：

不同钛基非晶合金的力学性能汇总表

如上所述，便可较为充分的实现本发明。以上所述仅为本发明的较为合理的实施实例，本发明的保护范围包括但并不局限于此，本领域的技术人员任何基于本发明技术方案上非实质性变性变更均包括在本发明包括范围之内。

Claims (4)

1.一种钛基非晶金属玻璃牙种植体，其特征在于：

按重量份，包括：钛30-75份，锆0-25份，铜0-45份，硅0-20份，铁0-10，锌0-10份银0-5份，钯0-15份，牙种植体为直径2-6mm，长度4-13mm的非晶态金属玻璃圆柱棒状体；牙种植体位于骨内的部分具有自攻螺纹结构，螺距0.7-2mm，螺纹深度0.3-0.6mm，所述螺纹截面为三角形。

2.根据权利要求1所述的一种钛基非晶金属玻璃牙种植体，其特征在于：所述牙种植体表面做酸蚀和喷砂处理以使种植体骨内部分表面粗糙化。

3.一种用于权利要求1的钛基非晶金属玻璃牙种植体的制备方法，其特征在于：按重量份，包括：钛30-75份，锆0-25份，铜0-45份，硅0-20份，铁0-10，锌0-10份银0-5份，钯0-15份；具体工艺步骤：

1)将上述组分混合，并在温度800-1800摄氏度；真空度：6.6×10-3Pa环境下熔炼，将熔炼后金属液相在10k/s-300k/s降温速率下冷却得到非晶态金属玻璃；

2)采用铜模具模铸法、压铸法、或CAD/CAM数字化设计与加工的方法加工成2-6mm直径的非晶态金属玻璃圆柱棒状体；

3)在步骤2)的基础上，牙种植体位于骨内的部分加工成自攻螺纹结构，螺距0.7-2mm，螺纹深度0.3-0.6mm；

4)牙种植体表面做酸蚀和喷砂处理以使种植体骨内部分表面粗糙化。

4.一种用于权利要求1所述钛基非晶金属玻璃牙种植体的数字化制备方法：

1)CT扫描获得患者的颌面部CT数据1；

2)将步骤1)的CT数据1导入CAD/CAM设计软件中进行三维重建，获得患者颌骨及软组织的三维图像数据2；

3)基于数据2，在CAD/CAM软件中设计个性化牙种植体的形态和大小，建立不同形态牙种植体的数据库，以备调用修改使用；

4)在CAD/CAM软件中设计牙种植体胚体数据3，包括：自攻螺纹结构的种植体骨内部分、基台穿龈部分、基台的龈上部分、加力辅助结构，牙种植体的直径为2-6mm，长度为4-13mm；牙种植体位于骨内的部分具有自攻螺纹结构，螺距0.7-2mm，螺纹深度0.3-0.6mm，所述螺纹截面为三角形；基台穿龈部分根据患者牙龈厚度和形态、缺牙间隙确定；

5)将步骤4)获得的牙种植体数据3与数据库调用的牙种植体相近数据融合，获得数据4；

6)以数据4为标准，通过三维数控加工中心将直径2-6mm，长度4-13mm的非晶态金属玻璃圆柱棒状体加工成最终的牙种植体。