CN113244004A - 基于紫外光照图案化的种植体表面修饰装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于紫外光照图案化的植体表面修饰装置，其特征在于：包括植体、光掩模、光源，所述光掩模设于所述植体的表面，所述光源设于所述光掩模外侧。与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明的个性化3D光掩模与种植体一体化成型，无需另外制造及装配，方便快捷。本发明的个性化3D光掩模与种植体完全贴合，由于结构的贴合，对其进行紫外线改性，可以一次性被紫外线均匀照射，大大提高改性效率，不存在图案变形等问题。
Description
技术领域
本发明涉及基于紫外光照图案化的种植体表面修饰装置和方法。
背景技术
随着经济水平的提高和种植技术的日趋成熟，许多牙列缺损患者多倾向于选择种植修复。如何避免种植体周围炎的发生和提高种植体骨结合率一直是研究者努力攻克的关键问题。为此研究者们使用多种方式对种植体表面活化处理，以增强种植体骨结合，比如通过喷砂、电化学、碱热、抗菌涂层等方式改变表面的拓扑结构、表面能、亲疏水性等，但是每种方法均有各自缺点，等离子喷涂法存在种植体-涂层界面涂层易剥脱、残余应力的问题；化学处理会降低钛的机械性能，如酸蚀会导致氢脆性而产生植体表面细纹。
中国专利公开号CN 112055572 A(种植体表面改性处理装置，公布于2020年12月8日)公开了一种装置，该装置通过紫外线放电容器、桶装结构等简化装置将种植体固定器在储存状态就处理成亲水结构，而无需再次从储存器中拿出进行表面处理，以避免增加种植体表面氧化的可能风险。该装置包括内部电极、紫外放电容器、放电气体区、有多个投射部件的表面、外部电极和种植体固定支撑装置。下部支撑结构直接以往复运动组合固定上部的种植体固定器，并可以发生旋转(部分情况)，利用桶装结构镜面向内反射紫外光来提高种植体表面改性效率。
然而该装置的圆筒形外部结构只适用于单个种植体，无法满足即刻拔牙后，符合拔牙窝形状的个性化根形种植体的表面改性，尤其是有多根和根分叉的后牙。对于多根后牙根形种植体，存在圆筒体积大、光反射的干扰无法对于根分叉区以及根形的区域产生符合尺寸的条纹，进一步导致根形区微图案精度下降等问题。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，
本发明的一个目的是提供一种基于紫外光照图案化的植体表面修饰装置，包括光掩模、光源，所述光掩模设于植体的表面，所述光源设于所述光掩模外侧。
进一步的，所述光掩模上设有透明区
进一步的，所述透明区为各个小区域尺寸近似的微图案或镂空状条纹形；所述透明区可透过紫外光。
进一步的，所述光掩模以贴合状贴敷设于所述植体的表面。
进一步的，所述光源为球面电极，内衬镜面并设置紫外线发射器，球面周缘设置紫外线波长和气体排出通道。
更进一步的，还包括可旋转的支撑结构，光掩模种植体的根冠分离处以内部插销式结构固定于支撑结构上。
本发明的另一个目的是提供一种基于紫外光照图案化的植体表面修饰方法，包括如下步骤：
S1.建立、打印种植体模型；
S2.打印如上所述的光掩模；
S3.将种植体连同光掩模放入紫外线照射装置进行改性。
进一步的，建立、打印种植体模型前，需要对牙齿进行CT扫描后，对CT文件进行分层处理，按照不同的灰度值划分牙齿部分和软组织部分，对CT图像进行处理后，得到整颗牙齿的种植体模型。
进一步的，在种植体的一端设计一个直径略大于种植体基台处的的圆柱体支撑结构，(圆柱体的优点，可以连接并过渡种植体结构，方便后期切割以分开圆柱体与种植体；圆柱体可提供平的基地面，便于种植体倒置时保持稳定固位和直立状态)圆柱体连同光掩模在打印中一体成型。
进一步的，将种植体连同光掩模倒置(通过倒置形式，解决了固位不佳需增加固位附件等问题，简化了流程。即圆柱体平的基地面为低，种植体根方朝上，在不增加固位附件的同时，可使种植体表面得到充分的紫外线光功能化处理。)放入紫外线照射装置进行改性。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
(1)本发明的个性化3D光掩模与种植体一体化成型，无需另外制造及装配，方便快捷。
(2)本发明的个性化3D光掩模与种植体完全贴合，由于结构的贴合，对其进行紫外线改性，可以一次性被紫外线均匀照射，大大提高改性效率，不存在图案变形等问题。
附图说明
图1是本发明基于紫外光照图案化的植体表面修饰装置的结构示意图。
图2是本发明基于紫外光照图案化的植体表面修饰方法的步骤流程图。
图3是本发明基于紫外光照图案化的植体表面修饰方法的实验光掩模模式图。
图4是本发明基于紫外光照图案化的常规种植体表面修饰装置的结构示意图。
图5是本发明具体实施例中比格犬植入经紫外光处理的种植体于术后3月骨种植体界面的组织学分析示意图。
图6是本发明具体实施例中比格犬植入经紫外光处理的种植体于术后3月平均骨体积分数(BV/TV)示意图。
图7是本发明具体实施例中比格犬植入经紫外光处理的种植体于术后3月平均骨-种植体接触率(BCI)示意图。
其中：10为UV光源，11为定制光掩模，12为种植体，13为圆柱形支撑体。14为紫外光源(UV254)，15为光掩模(photomask)(已有定制的微图案)，16为二氧化钛纳米点薄膜(TiO2nanodots film,TNF)。17为常规种植体(除根形外的常规形态，如螺旋型种植体)，18为常规光掩模(根据17的种植体定制形成)，19为支撑体(同13，因为种植体不同而区别编号)。20为纤维组织(浅灰色)，21为骨组织(深灰色)。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；对于本领域技术人员来说，某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。除特别注明外，本发明所用药品均为市售品。
如图1-4所示，本发明所采用的技术方案如下：
(1)根据病人的牙齿进行种植体模型的建立；
(2)个性化3D光掩模模型的设计，具体为在设计零件模型时，在牙根的底端设计一个规则圆柱体，沿着圆柱体底面边缘设计一个包绕种植体且表面有微图案的个性化3D光掩模。
(3)运用选区激光熔化(SLM)技术打印种植体，零件打印完成后，首先将牙根从基板上切割下来，进行加后续加工处理，等加工完成后，将种植体连同个性化3D光掩模倒置放入紫外线照射装置进行个性化改性。
(4)种植体表面个性化改性完成后，将种植体单独切割下来，回收种植体基底部的圆柱状结构(其材质和种植体一致，以金属熔融成金属颗粒再次回收利用，提高材料的可回收利用率)和外围包绕的个性化3D光掩模，完成加工过程。
经过本课题组团队实践所得：
在石英基底上制备TiO 2纳米点薄膜(TNF)：相分离诱导自组装。前体溶胶(四丁氧基钛TBOT、乙酰丙酮AcAc、聚乙烯吡咯烷酮PVP，旋涂在石英基底表面，500℃热处理后发生相分离，获得TNF。(Hong Y,Yu M,Weng W,Cheng K,Wang H,Lin J.Light-induced celldetachment for cell sheet technology.Biomaterials.2013Jan；34(1):11-8.)
在石英基底上制备TiO 2纳米点薄膜(TNF)，经过光掩模辅助的1小时254nm紫外光(UV254)处理，即可生成微图案。(Liu C,Zhou Y,Sun M,Li Q,Dong L,Ma L,Cheng K,WengW,Yu M,Wang H.Light-Induced Cell Alignment and Harvest for Anisotropic CellSheet Technology.ACS Appl Mater Interfaces.2017Oct 25；9(42):36513-36524.)
种植体模型的建立方法如下：
首先需要对病人牙齿进行CT扫描，CT扫描过后，对CT文件进行分层处理，按照不容的灰度值划分牙齿部分和软组织部分，对CT图像进行处理后，得到整颗牙齿的种植体模型。在种植体的上方设计一个直径略大于种植体的圆柱体。圆柱体连同3D个性化光掩模在打印中一体成型采用激光切割方式将牙根单独切割下来。
紫外线光功能化对钛材的处理具有明显的优势。紫外线不仅可杀死表面的细菌、清除碳氢化合物，促进成骨细胞诱导成骨的能力，可将基材表面的结构由疏水性改为亲水性等。
Hori N等人经紫外线处理联合微纳米点的钛结构发现能影响细胞行为。紫外光功能化进一步可促进人骨髓间充质干细胞的附着、增殖和迁移。这对如何提高植入物与牙槽骨的骨结合具有新的表面修饰应用启示。
骨髓间充质干细胞(MSC)的形态受到微图案形状控制。在细长的椭圆形微图案表面，细胞骨架(F-actin)和细胞核随着图案长宽比增加而明显变长，并沿着细胞长轴方向伸展。同时细胞高伸展率对促进成骨分化有重要意义。光掩模联合光刻技术则可实现此类基材表面的微图案制作，它将预定设计的几何图案通过紫外线从光掩模转移到光敏有机材料上，进行光刻制图后，将材料上受到紫外光曝光(或透过)的区域留在基板上，洗涤去除紫外线未处理的遮挡区域(或不透明区域)。此技术最小制作的表面图案尺寸可及50nm。申请人所在课题组团队通过前期研究，利用紫外线UV254透过光掩模照射二氧化钛纳米点薄膜(TNF)以形成图案，标记的HFF-1细胞在微图案化上的TNF沿着掩模图案平行排列[9]。因此利用光掩模技术对钛种植体表面修饰制作微图案具有可操作性和实践基础。其可能的机制有表面羟基促进分层信号处理，促进成骨细胞在基板表面的黏附和增殖等。
国内外学者在种植植入物的模拟牙根形态、设计制作以及临床的随访等方面做了许多的探索和研究。现临床常用的是骨内种植体，按表面修饰分可以分为螺旋型种植体、柱状种植体、表面处理的种植体、特殊根形种植体。定制的个性化根形种植体(root analogueimplant,RAI)于1969年Hodosh首次报告概念后，优势明显。拔牙后即刻在牙槽窝中植入根形种植体，可以缓解牙槽骨的吸收、减少手术次数、减少患者就诊时间、增加患者舒适度、植入植体的方式更为简单、有助于维持植入物周软组织水平。Pirker W等人定制的氧化锆根形种植体植入替换下颌双根后牙，在为期两年的随访中，没有出现术后并发症、保持了种植体周缘稳定的骨高度和良好的骨结合率。
为此我们提出了一种种植体表面紫外光3D图案化照射的新型修饰方式。通过精密制造打印3D种植体，在植体的根面上以贴合状贴敷制作一层光掩模，其上有各个小区域尺寸近似的微图案(或镂空状条纹形)，以形成紫外光可透过的透明区，配合以球面发射光源和镜面反射光源，使紫外光在种植体的各面上都能得到垂直照射(相互成角的反射光可得到抵消而忽略不计)，以产生贴合种植体的多个微图案条纹。结合以上所述，紫外光功能化的微图案修饰的种植体，能减少碳氢化合物形成、杀死细菌，更为重要的是在植入牙槽窝后可促进成骨细胞在其上黏附，提高其生物相容性和骨结合率。
我们提出的种植体表面紫外光3D图案化照射的新型修饰方式，其主要结构如下：球面结构内衬以镜面并设置发射光源，将精密制造的光掩模种植体(根部结构)倒置在基台圆柱状支撑结构上(可发生旋转)，并设置紫外线波长和气体排出通道。
实施例1先根据患者的待拔除牙做一个CBCT锥体束扫描和利用3D建模软件建立牙根模型，并针对定制的根形面，设计相当尺寸的微图案(或微条纹状)结构，并依此制作光掩模结构。将种植体的根实体和定制的根面光掩模一起以精密制作方式成型、打印出结构。
(图像投影光刻技术：利用紫外线和石英光掩模将预定设计的图案投影到基板的光敏层(光致抗蚀剂层，PR)上，显影后形成图案化的PR结构。因此利用该技术设计和种植体贴合的光掩模，在紫外线处理后，在种植体表面可形成预定的微图案。)(参考文献：Wu CY,Hsieh H,Lee YC.Contact Photolithography at Sub-Micrometer Scale Using a SoftPhotomask.Micromachines(Basel).2019Aug 18；10(8):547.)
实施例2将该打印的种植体，根面朝上，基台侧(或则根冠分离处，牙颈部)以内部插销式(结构设置一个往复运动的活塞状结构)结构固定于支撑件上，外部设置球体电极(在内衬镜面的球面，装入排列均匀的紫外灯泡或者紫外灯管)(内衬镜面)，在球面内设紫外线发射光源。在球面周缘设置气体排出通道。在一定时间紫外光处理后，移除球体后，将种植体随着支撑件一起移入真空箱(DZF-6020真空干燥箱，上海)中。
实施例3：将经过紫外光照图案化进行表面修饰的种植体和圆柱体从种植体支撑件中取下。在患者复诊当日，即刻拔牙，并同期植入种植体，并回收支撑基部圆柱体(金属材质)。患者复诊，进行后期上部修复。
实施例4：实施例探究光功能化紫外表面修饰种植体在体内对成骨与种植体结合的影响。通过对种植体进行紫外光照图案化的表面修饰，在比格犬的颌骨内进行种植体成骨和骨结合研究。
材料和设备
1、实验材料
健康比格犬数只，常规种植体、UV光源(球面结构)、拔牙器械等。
1.2主要试剂
戊巴比妥钠、0.9％生理盐水、青霉素、常规HE染色试剂等。
1.3主要设备
CBCT仪、倒置显微镜及照相系统、自动包埋机、自动化切片机、自动染片机、显微镜和图像采集系统；
2、实验方法
2.1种植牙模型重建：比格犬先进行CBCT扫描，获得CBCT的图像，利用3D建模软件建立并重建待拔牙的模型。将重建的牙齿模型进行拟合，3D打印牙齿模型和圆柱支撑体。将个性化定制的光掩模贴敷到种植体。
2.2种植体进行紫外光功能化修饰：将带有光掩模的种植体(附有圆柱体的平台，圆柱体的底面以支撑种植体获得足够的紫外光处理)，球体UV光照处理一定时间后，将种植体连同支撑体的一起取出后放入真空保存箱中。并用激光线切割的方式，将支撑体和种植体分离。
2.3比格犬体内实验：将经过光图案化处理的种植体和常规种植体进行消毒灭菌后备用，术前12h禁食，3％戊巴比妥钠以1mg/kg的剂量于犬前肢静脉缓慢推注。全麻成功后在双侧下颌第二、第三磨牙术区行龈沟内切口，翻起粘骨膜全厚瓣，暴露颊舌侧骨板，翻瓣至膜龈联合处，锐性分离。翻瓣后，使用裂钻进行牙冠半切，不断用0.9％生理盐水冲洗，微创拔除第二、第三磨牙近远中根，去净拔牙窝内残余骨片，牙槽窝复位。预备种植体植入窝，将经过光图案化处理的种植体和常规种植体放入预备窝，种植体就位后止血缝合。术后给予青霉素注射预防感染，方法为5万单位/kg肌注，每天两次，连续七天。术后进软食两周。
2.5影像学检查
Micro-CT、X线片、CT-analyzer三维重建，观察种植体与骨组织的骨结合情况，
2.6组织学检查
在术后的第12周，处死比格犬，取比格犬颌骨标本进行组织学分析
标本甲醛固定处理，颌骨标本脱钙，去移植物经10％福尔马林固定后，转移至10％EDTA内，每天换液，直到针刺变软。组织切片制备：完全脱钙后在梯度酒精中进行脱水，环氧树脂包埋，在切片机上沿种植体长轴切下250μm厚切片。对纤维组织(浅灰)、骨组织(深灰)分别进行石蜡切片染色。
2.7实验结论
使用Masson三色染色的组织学分析，如图5所示(骨种植体界面的组织学分析；纤维组织(浅灰)、骨组织(深灰)，左为紫外照射前，右为紫外照射后)。结果证明，在植入后12周，与未经紫外图案化组相比，经过紫外图案化的种植体-骨界面上的胶原蛋白和新骨的表达显著上调。
如图6-7所示，根据Image-ProPlus6.0图像处理软件计算得紫外图案化前种植体平均骨体积分数(BV/TV)约为43.9％，平均骨-种植体接触率(BCI)约为67.0％，而未经紫外图案化的种植体分别为37.0％和63.1％，两者均有显著性差异。
综上，这些结果证实了经过紫外照射后的种植体表面有助于加速骨结合过程。
Claims (10)
1.一种基于紫外光照图案化的植体表面修饰装置，其特征在于：包括光掩模、光源，所述光掩模设于种植体的表面，所述光源设于所述光掩模外侧。
2.根据权利要求1所述的基于紫外光照图案化的植体表面修饰装置，其特征在于：所述光掩模上设有透明区。
3.根据权利要求2所述的基于紫外光照图案化的植体表面修饰装置，其特征在于：所述透明区为各个小区域尺寸近似的微图案或镂空状条纹形；所述透明区可透过紫外光。
4.根据权利要求1所述的基于紫外光照图案化的植体表面修饰装置，其特征在于：所述光掩模如种植体的形状，所述光掩模以贴合状贴敷设于种植体的表面。
5.根据权利要求1所述的基于紫外光照图案化的植体表面修饰装置，其特征在于：所述光源为球面电极，内衬镜面并设置紫外线发射器，球面周缘设置紫外线波长和气体排出通道。
6.根据权利要求5所述的基于紫外光照图案化的植体表面修饰装置，其特征在于：还包括可旋转的支撑结构，光掩模种植体的根冠分离处以内部插销式结构固定于支撑结构上。
7.一种基于紫外光照图案化的植体表面修饰方法，其特征在于包括如下步骤：
S1.建立、打印种植体模型；
S2.打印如权利要求2-4所述的光掩模；
S3.将种植体连同光掩模放入紫外线照射装置进行改性。
8.根据权利要求7所述的基于紫外光照图案化的植体表面修饰方法，其特征在于步骤S1建立、打印种植体模型前，需要对牙齿进行CT扫描后，对CT文件进行分层处理，按照不同的灰度值划分牙齿部分和软组织部分，对CT图像进行处理后，得到整颗牙齿的种植体模型。
9.根据权利要求7所述的基于紫外光照图案化的植体表面修饰方法，其特征在于：在种植体的一端设计一个直径略大于种植体的圆柱体，圆柱体连同光掩模在打印中一体成型。
10.根据权利要求7所述的基于紫外光照图案化的植体表面修饰方法，其特征在于：将种植体连同光掩模倒置放入紫外线照射装置进行改性。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115307989A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-11-08 | 同济大学附属口腔医院 | 制作显微ct中指定影像断层的牙齿磨片的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107019571A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-08-08 | 南方医科大学 | 一种选择性激光熔融制备牙科种植体的方法 |
| CN108070860A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-25 | 南方科技大学 | 一种钛基及钽基金属材料的表面改性方法及其产品和用途 |
| US20180296367A1 (en) * | 2015-10-16 | 2018-10-18 | Indiana University Research And Technology Corporation | Apparatus and methods for three dimensional plasthesis prostheses |
| KR20200131046A (ko) * | 2019-05-13 | 2020-11-23 | 주식회사 원익큐엔씨 | 임플란트 표면개질 처리용 자외선 램프 |
| CN112055572A (zh) * | 2018-05-08 | 2020-12-08 | 圆益Qnc股份有限公司 | 种植体表面改性处理装置 |
-
2021
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180296367A1 (en) * | 2015-10-16 | 2018-10-18 | Indiana University Research And Technology Corporation | Apparatus and methods for three dimensional plasthesis prostheses |
| CN107019571A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-08-08 | 南方医科大学 | 一种选择性激光熔融制备牙科种植体的方法 |
| CN108070860A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-05-25 | 南方科技大学 | 一种钛基及钽基金属材料的表面改性方法及其产品和用途 |
| CN112055572A (zh) * | 2018-05-08 | 2020-12-08 | 圆益Qnc股份有限公司 | 种植体表面改性处理装置 |
| KR20200131046A (ko) * | 2019-05-13 | 2020-11-23 | 주식회사 원익큐엔씨 | 임플란트 표면개질 처리용 자외선 램프 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115307989A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-11-08 | 同济大学附属口腔医院 | 制作显微ct中指定影像断层的牙齿磨片的方法 |
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