CN117642135A - 经表面处理的植入物结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种经表面处理的植入物牙结构体。根据一方面的植入物结构包括用作人造牙根的固定物，并且包括在所述固定物的外周面中的纳米凸起具有一定水平的高度、深度和纵横比。

Description

经表面处理的植入物结构

技术领域

本发明涉及一种经表面处理的植入物结构。

背景技术

植入物(implant)用于使用对人体无害的材料恢复骨功能的治疗。例如，现有植入物用于牙科、骨科等中与骨组织相关的适应症。其中，牙科用植入物在将由对人体没有排斥反应的材料制成的固定物(fixture)植入到牙齿脱落的牙槽骨中后，用于固定人造牙以恢复牙齿的功能，从而替代丢失的牙根。

对于一般的假体或假牙，随着时间的推移，周围牙齿和骨骼会受到损伤，但植入物能够防止对周围牙齿组织的损伤，并且由于不存在蛀牙的继发原因，因此可以稳定使用。此外，植入物的优点在于，其结构与天然牙齿相同，因此不存在牙龈疼痛和异物感，并且如果管理得好，则可以半永久性地使用。

用于这种植入物的材料可分为金属(例如钛(Ti)、钴铬(Co-Cr)、不锈钢(SS)、金等)、陶瓷(例如氧化锆、氧化铝等)和聚合物(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA))。目前，韩国国内使用最多的材料是金属或陶瓷。在金属材料中，钛金属或钛合金本身在植入到人体中时比其他金属更稳定，但骨整合(osseointegration)需要很长时间，并且存在形成氧化膜的问题。

此外，根据周围环境，现有植入物在植入物表面上涂有用于防止各种生物膜的涂层，所述生物膜是以抗菌的目的适用的。例如，对于用于作为牙科治疗的假体和正畸等的牙科用植入物，根据口腔的环境，对它们进行涂层以防止生物膜。然而，当在牙科用植入物材料的表面上适用用于防止生物膜的涂层时，可能会诱发炎症(植入物周围炎等)和继发龋齿等，导致医疗费用增加、口腔健康恶化和韩国国民健康保险财政恶化等。因此，需要开发下一代技术，以能够替代在植入物材料表面上适用用于防止生物膜的涂层的技术(韩国注册专利第2173456号)。

发明内容

技术问题

一方面提供一种植入物结构，其作为包括用作人造牙根的固定物的植入物结构，所述固定物在表面上包括具有一定水平的高度和纵横比的纳米凸起。

一方面提供一种植入物结构，其作为包括用作人造牙根的固定物的植入物结构，所述固定物是使用飞秒激光进行加工的，并且包括具有比未经加工的表面更高或更低的结构的外周面。

技术方案

一方面提供一种植入物结构，其作为包括用作人造牙根的固定物的植入物结构，所述固定物包括：圆筒形状的骨接触部111，其包括形成有螺纹的第一外周面；以及牙龈接触部112，其包括布置于所述骨接触部的上部的第二外周面，其中，所述第一外周面或第二外周面包括宽度为10nm至1000nm且纵横比为1000：1至1：50的复数个纳米凸起。

一方面提供一种植入物结构，其作为包括用作人造牙根的固定物的植入物结构，所述固定物包括：圆筒形状的骨接触部111，其包括形成有螺纹的第一外周面；以及牙龈接触部112，其包括布置于所述骨接触部的上部的第二外周面，所述第一外周面或第二外周面包括高度为50nm至200nm且纵横比为50：1至1：50的纳米凸起。

在一实施例中，构成所述植入物结构的固定物110可以被提供为与基台140一体或分离的形状，并且可以被提供为包括：骨接触部111，其包括形成有螺纹的外周面；以及牙龈接触部112。

在一实施例中，所述纳米凸起可以排列成未形成有纳米凸起的植入物结构表面位于相邻的纳米凸起之间。

在本说明书中，术语“宽度”是指包括在植入物结构的表面上的相邻的纳米凸起的端部的中心之间的距离。所述宽度可以为1nm至2000nm、1nm至1000nm、5nm至1000nm、10nm至1000nm、100nm至1000nm、10nm至500nm或10nm至100nm。所述宽度为1nm至2000nm的纳米凸起可以向植入物结构的第一外周面或第二外周面赋予独特的表面特性和功能性，此处，所述功能性可以是抗菌效果或骨整合促进效果。

在一实施例中，所述相邻的纳米凸起之间的宽度和所述纳米凸起的横向(横)长度或纵向(纵)长度可以为1：1至100：1、1：1至50：1或1：1至10：1的比率。

在本说明书中，术语“纵横比(Asptect Ratio)”是指包括在植入物结构的表面上的纳米凸起的横向和纵向的比。所述纵横比的横向和纵向的比可以为1000：至1：50、500：1至1：50、200：1至1：50、100：1至1：50、50：1至1：50、40：1至1：40、30：1至1：30或20：1至1：20。所述纵横比为1000：1至1：50的纳米凸起可以向植入物结构的第一外周面或第二外周面赋予独特的表面特性和功能性，此处，所述功能性可以是抗菌效果或骨整合促进效果。在本说明书中，所述第一外周面或第二外周面可以与植入物结构的表面互换使用。

在一实施例中，当植入物结构在表面上包括纵横比为1：1至1：50、1：1至1：45、1：1至1：40、1：1至1：35、1：1至1：30、1：1至1：25、1：1至1：20、1：1至1：15、1：1至1：10、1：10至1：50、1：10至1：45、1：10至1：40、1：10至1：35、1：10至1：30、1：10至1：25、1：10至1：20或1：10至1：15的复数个纳米凸起时，所述植入物结构的表面可以表现出杀灭细菌等的病菌的抗菌效果。

在一实施例中，当植入物结构在表面上包括纵横比为1000：1至1：1、100：1至1：1、50：1至1：1、40：1至1：1、30：1至1：1、20：1至1：1、10：1至1：1、1000：1至10：1、100：1至10：1、50：1至10：1、40：1至10：1、30：1至10：1或20：1至10：1的复数个纳米凸起时，所述植入物结构的表面可以表现出骨整合促进效果。

在一实施例中，根据表面处理条件中的加工形状，当形状为线型时，可以提供具有纵横比为1000：1至10：1的复数个纳米凸起的植入物结构，并且当形状为晶格型时，可以提供具有纵横比为1：1至1：50的复数个纳米凸起的植入物结构。

在一实施例中，所述第二外周面的纳米凸起形状促进植入物表面上存在的细菌的凋亡，并且可以具有10nm至100nm的宽度和1：50至1：1的纵横比，或者100nm至1000nm的宽度和1：1至1：50的纵横比。此外，所述第二外周面的纳米凸起形状可以具有100nm至200nm的高度和1：1至1：50的纵横比。

在一实施例中，所述纳米凸起可以具有平坦(blunt)端部。

在本说明书中，术语“平坦(blunt)”是指将所述“纳米凸起的横向比(横比)”与所述“纳米凸起端部的曲率(curvature)”相乘而得的值为-2至+2。例如，所述曲率可以为-2至+2、-1至+1或-0.5至+0.5，但不限于此。

在一实施例中，当将所述纳米凸起的“纳米凸起的横向长度”与所述“纳米凸起端部的曲率(curvature)”相乘而得的值为+2时，所述纳米凸起端部可以具有半球形形状。

在一实施例中，当所述纳米凸起端部不形成曲率，或者其曲率小于特定曲率时，可以具有尖锐形状。

在一实施例中，对所述第二外周面的表面的算术平均粗糙度(Ra)值可以为1.0μm至5.0μm范围内的任意一个。所述算术平均粗糙度值可以为例如1.0μm至4.00μm、1.0μm至3.0μm、1.00μm至2.0μm、2.0μm至5.0μm、2.0μm至4.0μm、2.0μm至3.0μm、3.0μm至5.0μm或者3.0μm至4.0μm。如上所述的对表面的算术平均粗糙度可以有助于促进植入物表面上存在的细菌的凋亡。

在本说明书中，术语“算术平均粗糙度(Ra)”是指粗糙度曲线的算术平均高度，所述参数值可以根据ISO 25178-2:2012标准来定义。

在一实施例中，所述第一外周面的纳米凸起形状用于促进与植入物的骨整合，并且可以具有10nm至1000nm的宽度和1000：1至1：1的纵横比。例如，所述第一外周面的纳米凸起形状可以具有10nm至1000nm的宽度和100：1至1：1的纵横比。此外，所述第一外周面的纳米凸起形状可以具有50nm至200nm的高度和1000：1至1：1的纵横比。

在一实施例中，对所述第一外周面的表面的算术平均粗糙度(Ra)值可以为0.5μm至3.0μm范围内的任意一个。所述算术平均粗糙度值可以为例如0.5μm至2.0μm、0.5μm至1.0μm、1.0μm至3.0μm、1.0μm至2.5μm、1.0μm至2.0μm或2.0μm至3.0μm。如上所述的对表面的算术平均粗糙度可以有助于促进与植入物的骨整合。

在一实施例中，包括在所述第一外周面和所述第二外周面中的所述纳米凸起可以具有彼此不同的纵横比。例如，包括所述第一外周面的骨接触部可以包括用于促进骨整合的表面特性，即，具有1000：1至1：1的纵横比范围的纳米凸起，并且包括所述第二外周面的牙龈接触部可以包括用于表现出抗菌效果的表面特性，即，具有1：1至1：50的纵横比范围的纳米凸起。

在一实施例中，植入物结构可以是使用飞秒激光进行表面处理的。所述表面处理可以是指将激光强度为1W至5W的飞秒激光束以线型(Line)或晶格型(Grid)向第一外周面或第二外周面的表面照射一次或更多次。

另一方面提供一种植入物结构，其作为包括用作人造牙根的固定物的植入物结构，所述固定物包括圆筒形状的骨接触部111，其包含形成有螺纹的外周面，其中，所述外周面包括：骨形成促进区域113，其包括宽度为10nm至1000nm且纵横比为1000：1至1：1的复数个纳米凸起；以及抗菌活性促进区域114，其位于所述骨形成促进区域的上部，并且包括宽度为10nm至1000nm且纵横比为1：1至1：50的复数个纳米凸起。

在一实施例中，构成所述植入物结构的固定物110可以提供为与基台140一体或分离的形状，并且可以提供为骨接触部111，其包含形成有螺纹的外周面。

在一实施例中，所述骨接触部111可以包括骨形成促进区域113和抗菌活性促进区域114，或者可以由骨形成促进区域113和抗菌活性促进区域114构成，所述抗菌活性促进区域113可以位于骨形成促进区域114的上部或骨接触部111的上端。

在一实施例中，所述骨形成促进区域114可以在表面上包括纵横比为1：1至1：50、1：1至1：45、1：1至1：40、1：1至1：35、1：1至1：30、1：1至1：25、1：1至1：20、1：1至1：15、1：1至1：10、1：10至1：50、1：10至1：45、1：10至1：40、1：10至1：35、1：10至1：30、1：10至1：25、1：10至1：20或1：10至1：15的复数个纳米凸起。

在一实施例中，所述抗菌活性促进区域113可以在表面上包括纵横比为1000：1至1：1、100：1至1：1、50：1至1：1、40：1至1：1、30：1至1：1、20：1至1：1、10：1至1：1、1000：1至10：1、100：1至10：1、50：1至10：1、40：1至10：1、30：1至10：1或20：1至10：1的复数个纳米凸起。

在一实施例中，所述植入物结构可以是使用飞秒激光进行表面处理的，并且根据表面处理条件中的加工形状，当形状为线型时，可以提供具有纵横比为1000：1至10：1的复数个纳米凸起的抗菌活性促进区域，并且当形状为晶格型时，可以提供具有纵横比为1：1至1：50的复数个纳米凸起的骨形成促进区域。

在一实施例中，所述抗菌活性促进区域114的纳米凸起可以具有平坦端部。

在一实施例中，所述抗菌活性促进区域114在从骨接触部111的上部到骨形成促进区域113的方向上形成在0.1nm至3.0mm的范围内。具体地，所述抗菌活性促进区域114在从骨接触部的上部到骨形成促进区域113的方向上的长度为0.1mm至3.0mm，例如0.1mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm或3.0mm。此处，所述骨接触部111的上部可以是指与插入到牙槽骨中后暴露于外部的固定物的横截面相邻的区域，所述长度可以与固定物的纵轴中的高度互换使用。在一实施例中，基于骨接触部111的总长度，所述抗菌活性促进区域114可以相当于1％至50％，例如1％至40％、1％至30％、1％至20％、1％至10％、1％至5％、10％至50％、10％至40％、10％至30％或10％至20％。

在关于具有所述骨形成促进区域和抗菌活性促进区域的固定物以及包括该固定物的植入物结构的详细描述中，可以借鉴或并行适用与具有骨接触部和牙龈接触部的植入物结构相同或相应的技术构成。

在一实施例中，所述植入物结构可以使用生物相容性材料来制备。所述生物相容性材料只要是生物相容性材料即可，不限于金属、陶瓷或树脂等。例如，生物相容性金属材料可以由铜、钛、钛合金、钴铬合金等制成，生物相容性陶瓷材料可以由氧化铝(氧化铝)、氧化钇、氧化铪、氧化硅、氧化镁、氧化铈等制成，生物相容性树脂材料可以由硅胶、尼龙、聚甲醛(polyformaldehyde，POM)、复合材料等制成。

在一实施例中，在植入物的体积比中，钛或钛合金的含量可以等于或高于50％或等于或低于100％。例如，在植入物的体积比中，钛的含量可以等于或高于50％且等于或低于100％、等于或高于60％且等于或低于99％、等于或高于70％且等于或低于95％、等于或高于80％且等于或低于95％或等于或高于90％且等于或低于95％。

在一实施例中，所述植入物结构可以通过激光表面处理、喷砂表面处理和蚀刻表面处理来制成。例如，所述植入物结构可以通过同时执行喷砂工艺和蚀刻工艺来制成，或者可以通过使用激光进行表面处理来制成，所述喷砂工艺是指通过在所述第一外周面或第二外周面喷射细砂颗粒来增加表面粗糙度，所述蚀刻工艺是指通过浸入到蚀刻溶液中以腐蚀表面来增加表面粗糙度。具体地，所述激光可以是飞秒激光。

在本说明书中，喷砂表面处理是指通过在植入物结构的表面上喷射细颗粒来增加表面粗糙度。例如，可以通过在第一外周面或第二外周面上喷射细砂颗粒等以增加表面粗糙度来执行。通常使用砂子，但当使用碳化硼等硬质材料时，可以获得显着改善的宏观粗糙度。例如，可以使用平均直径为250μm至500μm的Al2O3颗粒。

在本说明书中，蚀刻表面处理可以通过将骨接触部111和牙龈接触部112浸入蚀刻溶液中以腐蚀表面来执行，并且可以通过所述腐蚀来增加植入物结构的表面粗糙度。例如，所述蚀刻可以通过对诸如氢氟酸(HF)或盐酸(HCL)和硫酸(H2SO4)的混合物之类的酸进行还原来执行。然而，蚀刻溶液不限于此，并且可以含有选自由磷酸、硝酸、氟化铵、过氧化氢和氢溴酸组成的组中的一种或更多种化合物。

所述蚀刻时间根据所使用的蚀刻溶液而变化，并且通常可以为约10秒至120分钟。蚀刻可以在将植入物结构的至少一部分浸入蚀刻溶液中的状态下，优选地等待约1分钟至60分钟，更优选地等待约20分钟至40分钟，最优选地等待约30分钟，然后将其取出来执行。但不限于此，也可以仅将骨接触部111或牙龈接触部112浸入蚀刻溶液中。

在所述蚀刻表面处理后，进一步地，可以通过使用预定的清洗溶液来清洗植入物结构100。

在本说明书中，所述第一外周面或第二外周面的表面可以通过喷砂工艺来具有较高的粗糙度，与喷砂工艺相比，可以通过蚀刻工艺来具有较低的粗糙度。但不限于此，所述第一外周面或第二外周面的表面也可以仅通过蚀刻工艺来进行处理。

另一方面提供一种植入物结构，其作为包括用作人造牙根的固定物的植入物结构，所述固定物包括：圆筒形状的骨接触部，其包括形成有螺纹的第一外周面；以及牙龈接触部，其包括布置于所述骨接触部的上部的第二外周面，所述第一外周面或第二外周面是使用飞秒激光进行表面加工的，也是(ⅰ)具有第一外周面或第二外周面的被加工面的高度比未经激光加工的表面高0.001mm至10mm的结构；或者(ⅱ)具有第一外周面或第二外周面的被加工面的深度比未经激光加工的表面低0.001mm至10mm的结构。

在一实施例中，所述第一外周面或第二外周面的被加工面的高度可以是比未经激光加工的表面高0.001mm至10mm、0.01mm至10mm或0.1mm至10mm的结构。

在一实施例中，所述第一外周面或第二外周面的被加工面的深度可以是比未经激光加工的表面低0.001mm至10mm、0.01mm至10mm或0.1mm至10mm的结构。

与未经加工的表面相比，所述第一外周面或第二外周面的高度在所述范围内更高或更低，从而能够向植入物结构的第一外周面或第二外周面赋予独特的表面特性和功能性，此处，所述功能性可以是抗菌效果或骨整合促进效果。

作为一实施例，所述第一外周面具有促进骨整合的结构，可以(ⅰ)具有第一外周面的被加工面的高度比未经激光加工的表面高0.001mm至10mm的结构；或者(ⅱ)具有第一外周面的被加工面的深度比未经激光加工的表面低0.001mm至10mm的结构。

在一实施例中，所述第一外周面的被加工面的高度可以是比未经激光加工的表面高0.001mm至10mm、0.01mm至10mm或0.1mm至10mm的结构。

在一实施例中，所述第一外周面的被加工面的深度可以是比未经激光加工的表面低0.001mm至10mm、0.01mm至10mm或0.1mm至10mm的结构。

另一方面提供一种植入物结构表面处理方法，其包括以下步骤：设置激光束的处理条件；根据设置的条件提供激光束；以及使用所述提供的激光束对植入物结构表面进行处理。

在一实施例中，所述设置激光束的处理条件的步骤可以是将激光的加工速度设置为0.1mm/s至2500mm/s，将激光的强度设置为0.1W至100W，将激光的通量(Fluence)设置为0.1J/cm²至100J/cm²。

在本说明书中，术语“激光通量”是指每单位面积的能量，是指通过实际激光加工时综合考虑平均功率、重复率和照射面积等来计算出的最终结果。

在一实施例中，所述对表面进行处理的步骤可以是通过照射激光束来对植入物结构的表面进行处理，以在对应于激光束的行进方向的焦深区域内具有均匀的表面处理区域。

在一实施例中，所述对表面进行处理的步骤可以是通过将激光焦点处的峰值通量设置为植入物的表面处理临界通量的4倍来对植入物表面进行处理。在这种情况下，可以按以下数学式1计算具有均匀的表面处理区域的峰值通量。

【数学式1】

此处，F_{peak,in-focus}为激光束焦点处的峰值通量(fluence)，F_LIAT为三维物体的表面处理临界通量。所述通量(fluence)作为激光通量的单位，为J/cm²。

在一实施例中，所述对表面进行处理的步骤可以通过确保植入物结构的表面位于与所述激光的行进方向对应的焦深区域(Depth Of Focus，DOF)内来执行。在这种情况下，可以按以下数学式2计算具有恒定的表面处理区域的焦深区域。

【数学式2】

此处，NA为光学系统的孔径数量(Numeral Aperture)，λ为激光束的中心波长，M2为激光束的质量。

可以通过使用上述条件来对激光束进行处理，以在与激光束的行进方向对应的焦深区域内具有均匀的表面处理区域。通过这种激光束处理，只要调整所述激光束的焦点位置就能对物体的整个表面进行均匀的处理，而无需根据物体的形状调整激光束的焦点距离。

同时，在本发明中，示例了由单位激光脉冲生成的表面处理区域形成为圆形，但不一定限于此。因此，对本领域技术人员来说显而易见的是，所述激光表面处理区域可以根据激光束的图案形成为不同的形状。

在一实施例中，响应于激光束的行进方向而生成的焦深区域(DOF)可以位于待表面处理的部分，即物体270的表面(例如，第一外周面或第二外周面)。这是因为，只有当待表面处理的部分位于激光束的焦深区域(DOF)内时，才能进行均匀的表面处理，而无需调整焦距(即，光束聚焦单元与焦点之间的距离)。因此，可以通过调整光束聚焦单元240与物体270之间的距离或者调整光束聚焦单元240的光学特性来实现激光表面处理装置200，从而对物体的表面进行处理，所述激光表面处理装置200确保物体270的表面位于与激光束的行进方向对应的焦深区域(DOF)内。

在一实施例中，当使用飞秒激光对植入物结构的表面进行处理时，可以将其处理为线型(Line)或晶格型(Grid)。例如，当进行线型处理时，根据次数的不同，植入物结构表面上的纳米凸起所形成的线条(例如，在图6(C)的200nm放大图中可以确认的一列或山脉形状的布置)或形成纳米凸起宽度的槽被清晰地处理。此外，当进行晶格型处理时，可以增加植入物结构表面上的纳米凸起的纵横比。

在一实施例中，当进行飞秒激光表面处理时，即使待表面处理的部分距激光聚焦区域有一定距离，也可以进行表面处理。例如，即使距离为8mm至12mm(与未经表面处理的部分向下间隔开4mm至6mm或向上间隔开4mm至6mm)，也可以进行表面处理。由于如上所述可以进行表面处理，因此可以对高度差小于10mm的植入物固定体的螺纹进行一次性的表面处理。

虽然在上述实施例中描述了牙科用植入物及其表面处理，但不限于此。

另一方面可以提供一种植入物，其在表面上包括宽度为10nm至1000nm且纵横比为1000：1至1：50的复数个纳米凸起。

另一方面可以提供一种植入物，其在表面上包括宽度为50nm至200nm且纵横比为1000：1至1：50的复数个纳米凸起。

所述植入物可以包括骨组织置换用植入物、包含在用于填充骨组织缺损的组合物中的颗粒形式的散装填料、骨螺顶、骨整合用植入物、固定销植入物或植入物用销、颅骨重建用植入物、骨科植入物、经皮骨整合植入物以及牙科植入物。

具体地，骨科植入物可以包括髋关节植入物，也可以包括膝关节植入物、肩关节植入物、肘关节植入物、腕关节植入物、踝关节植入物、耻骨关节植入物、跖趾关节植入物、或者一般关节植入物、脊髓植入物、脊柱植入物和椎间盘植入物、桡骨头植入物、拇指植入物、用于截骨术的植入物(胫骨高位截骨术)等。通过根据本发明的表面处理，可以在骨科植入物的适用部位提供抗菌效果，以使其能够用于关节和骨内人造插入物的重负荷部位的植入物等。

例如，骨科植入物可以是关节植入物，特别是髋关节植入物和膝关节植入物。髋关节中的植入物可以是发育不良的头部和假体(骨内人造插入物或股骨的骨干)以及杯状腔假体。膝关节植入物可以包括膝关节的胫骨和股骨构成要素。

具体地，牙科用植入物可以包括牙科植入物本身(螺旋形、圆筒形、圆锥形或层状)、牙科用基台、集成基台、牙科用牙冠、集成基台和牙冠的牙科用植入物、牙科用束、牙科用嵌件、牙科用销等。

此外，所述植入物的表面处理方法可以适用于人造骨、骨保存材料等，并且所述人造骨或骨保存材料可以用于补充因骨折或肿瘤切除而产生的骨缺损部分，或者因腰椎手术而去除的软骨等。例如，所述植入物可以是嵌入股骨中的人造髋关节。

此外，所述植入物的表面处理方法可以适用于人造关节的部件、用于固定骨折的骨粘合材料以及脊柱等的固定装置(脊柱植入物或腰椎植入物)等。

本发明的植入物的表面处理方法不限于嵌入活体(体内)中的植入物，还可以适用于固定在体表的植入物，也不限于人类，还可以适用于宠物和牲畜等。

关于植入物及其表面处理的详细描述可以与所述植入物结构中描述的内容相同，或者可以借鉴其内容。

另一方面提供一种抗菌用组合物，其作为包括在表面上包括纵横比为1：1至1：50的复数个纳米凸起的金属材料的抗菌用组合物，其中，所述金属材料由钛或钛合金制成，并且是使用飞秒激光进行表面处理的；以及抗菌方法，其包括以下步骤：与包括所述金属材料的抗菌组合物接触。

关于抗菌组合物的详细描述可以与所述植入物结构中描述的内容相同，或者可以借鉴其内容。

有益效果

根据一方面的植入物结构，所述结构表面上的第一外周面和第二外周面具有包括纳米凸起的特定图案，并且这种外周面的特性可以有助于提高植入物结构与骨组织之间的粘合性和植入物的抗菌性。因此，根据一方面的植入物结构可以通过减少由将生物膜适用于表面上的现有植入物引起的炎症等的副作用来提供优异的生物相容性和稳定性。

附图说明

图1为包括根据本发明一实施例的基台一体式固定物的植入物结构的透视图。

图2为示出包括根据本发明一实施例的固定物的植入物结构插入到牙槽骨中的状态的图。

图3为包括根据本发明一实施例的基台分离式固定物的植入物结构的透视图。

图4为示出根据本发明一实施例的固定物插入到牙槽骨中的状态的图。

图5为示出用于制造本发明的植入物结构的系统的图。

图6为确认钛植入物结构的表面的图。图6(A)为未经表面处理的钛表面的图，图6(B)为经喷砂、大型砂、酸蚀(Sandblasted,Large grit,Acid-etched,SLA)处理的钛金属植入物表面的图，图6(C)为使用飞秒激光进行表面处理的钛表面的图，图6(D)为对未经表面处理的钛表面和经飞秒激光表面处理的钛表面进行比较的图。

图7为根据钛金属植入物结构和氧化锆植入物结构是否经过表面处理而放大其表面的图。图7(A)示出未经表面处理的氧化锆表面，图7(B)示出用激光(Laser)1进行表面处理的氧化锆表面，图7(C)示出未经表面处理的钛表面，图7(D)示出用激光(Laser)1进行表面处理的钛表面，图7(E)示出用激光(Laser)2进行表面处理的钛表面，图7(F)示出用激光(Laser)3进行表面处理的钛表面。

图8为通过使用飞秒激光以不同的加工次数进行线型的处理的钛金属植入物结构的表面的放大图。图8(A)、图8(B)和图8(C)示出测量经一次的线型加工的金属植入物结构的表面的结果，图8(D)、图8(E)和图8(F)示出测量经10次的线型加工的金属植入物结构的表面的结果，图8(G)和图8(H)示出测量经100次的加工的金属植入物结构的表面的结果，以及图8(I)示出测量经100次的加工的金属植入物结构的深度的结果。

图9示出在不同的飞秒激光表面处理条件下对植入物结构的表面进行处理，并且为示出当进行飞秒激光表面处理时，即使待表面处理的部分距激光聚焦区域有一定距离，也可以进行表面处理的图。

图10为示出使用飞秒激光进行金属植入物结构表面处理的图。图10(A)示出第一外周面的表面中的螺纹上表面310、螺纹下表面320和螺纹槽侧面330区域，图10(B)示出螺纹上表面310的表面处理结果，图10(C)示出下表面320的表面处理结果，以及图10(D)示出螺纹槽侧面330的表面处理结果。

图11示出通过调整加工形状和次数来使用飞秒激光进行处理的植入物结构表面，并且为从上方拍摄植入物结构表面的图。图11(A)示出经一次的线型表面处理的结果，图11(B)示出经10次的线型表面处理的结果，图11(C)示出经100次的线型表面处理的结果，图11(D)示出经一次的晶格表面处理的结果，图11(E)示出经20次的晶格表面处理的结果，图11(F)示出经100次的晶格表面处理的结果。

图12示出通过调整加工形状和次数来使用飞秒激光进行处理的植入物结构表面，并且为将植入物结构表面倾斜(tilitng)后拍摄的图。图12(A)示出经一次的线型表面处理的结果，图12(B)示出经10次的线型表面处理的结果，图12(C)示出经100次的线型表面处理的结果，图12(D)示出经一次的晶格表面处理的结果，图12(E)示出经20次的晶格表面处理的结果，图12(F)示出经100次的晶格表面处理的结果。

图13为通过飞秒激光设置不同的加工条件来确认在植入物结构表面上形成的纳米凸起的图。图13(A)示出纵横比为100：1的纳米凸起，图13(B)示出纵横比为1：1的纳米凸起，图13(C)示出纵横比为1：20的纳米凸起。

图14为观察根据植入物结构的表面形状的细菌凋亡效果的图。图14(A)示出确认对照组中的细菌凋亡效果的结果，图14(B)示出确认实施例1中的细菌凋亡效果的结果，图14(C)示出确认实施例2中的细菌凋亡效果的结果，图14(D)示出确认实施例3中的细菌凋亡效果的结果。

图15为根据孵化时间确认根据实施例2的表面形状的细菌凋亡效果的结果。

图16为示出植入到动物模型中的经表面处理的植入物结构及其CT扫描结果的图。

图16(A)示出植入到动物模型中的经表面处理的植入物结构的CT扫描结果，图16(B)示出通过简单机械加工来经表面处理的植入物结构、通过飞秒激光来经表面处理的植入物结构以及经SLA表面处理的植入物结构的CT扫描结果。

图17为确认植入到动物模型中的经表面处理的植入物结构的骨整合效果的图。图17(A)示出确认皮质骨-植入物接触率(cortical BIC ratio)的结果，图17(B)示出确认皮质骨面积率(cortical bone area ratio)的结果。

图18为观察干洗细胞分化实验中根据植入物结构的表面处理的成骨相关基因的表现和细胞分化的图。图18(A)示出Col1基因的表现，图18(B)示出ALP基因的表现，图18(C)示出OCN基因的表现，图18(D)示出通过ARS染色对细胞分化水平进行定量比较的结果，图18(E)示出用肉眼确认ARS染色水平的结果。

图19示出通过荧光染色确认经表面处理的植入物结构的细胞吸附力的结果。

图20示出对经表面处理的植入物结构的细胞吸附力进行定量比较的图。图20(A)示出对培养4小时时的细胞吸附力进行比较的结果，图20(B)示出对培养24小时时的细胞吸附力进行比较的结果。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细地描述本发明优选实施例的配置和操作。

提供以下实施例是为了向本领域技术人员更完整地描述本发明，以下实施例可以以各种不同的形式进行变形，并且本发明的范围不限于以下实施例。

本说明书所使用的术语用于描述特定实施例，并不用于限制本发明。如本说明书所使用，单数形式包括复数形式，除非上下文明确地指出不同的情况。此外，在本说明书中使用的情况下，“包括(comprise，include)”和/或“包含(comprising，including)”是指所提及的形状、数字、步骤、操作、部件、要素和/或其组的存在，并且不排除一个或更多个其他形状、数字、操作、部件、要素和/或其组的存在或添加。

在本说明书中，将“植入物固定物(implant fixture)”示例为植入物结构，但并不限于此，并且包括能够进行表面处理的所有植入物。此外，在本说明书中，将二维扫描镜单元和单轴扫描镜单元统称为术语“光束角度调整单元”，并且将步进旋转单元和连续旋转单元统称为术语“旋转单元”。

1.植入物结构

本发明提供一种植入物结构，其作为包括用作人造牙根的固定物的植入物结构，所述固定物包括：骨接触部111，其包括形成有螺纹的第一外周面；以及牙龈接触部112，其包括布置于所述骨接触部的上部的第二外周面，其中，所述第一外周面或第二外周面包括宽度为10至1000nm且纵横比为1000：1至1：50的纳米凸起。

本发明提供一种植入物结构，其作为包括用作人造牙根的固定物的植入物结构，所述固定包括包含形成有螺纹的外周面的骨接触部111，其中，所述外周面包括：骨形成促进区域113，其包括宽度为10至1000nm且纵横比为1000：1至1：1的复数个纳米凸起；以及抗菌活性促进区域114，其位于所述骨形成促进区域的上部，并且包括宽度为10至1000nm且纵横比为1：1至1：50的复数个纳米凸起。

图1至图4为示出根据一具体实施例的植入物结构的是理性结构和形状，以及将所述植入物结构插入到牙槽骨中的状态的图。

根据本发明的植入物结构100的固定物110植入丧失的牙槽骨中以形成牙根，具体地，其可以包括骨接触部111、牙龈接触部112和上侧部130而形成。

根据本发明的植入物结构100的固定物110植入到丧失的牙槽骨中以形成牙根，具体地，其可以包括由骨形成促进区域113和抗菌活性促进区域114组成的骨接触部111而形成。

这种植入物结构100的固定物110由钛合金等对人体无害的材料制成，并且可以对所述固定物110的表面执行预定的表面处理。固定物110通常被称为基台(未示出)，并且可以根据与人造牙齿结合的基牙是否一体地形成来区分类型。具体地，基台140制造为与固定物一体地形成的状态，从而可以提供为一体式植入物用固定物。此外，基台140制造为与固定物分离的状态，从而可以提供为插入植入物结构时结合的形态。

一具体实施例中描述的植入物结构100的固定物110可以是图1中的基台一体式植入物用固定物或图3中的基台分离式植入物用固定物。

具体地，所述骨接触部111作为植入物结构100的固定物110中插入到牙槽骨151中的部分，在整体上以圆筒形状构成的主体的外周面上，包括形成有以螺旋形状缠绕的螺纹的第一外周面。所述圆筒形状可以是圆柱形或圆锤台形，所述圆锥台形可以是上广下狭或上狭下广形态的圆筒形状。所述螺纹可以是单列螺丝或两列螺丝，当然也可以是多列螺丝。此时，优选地，每个螺丝的螺距相同。所述螺纹的直径从底部开始逐渐增大，经过一定区间后，其直径可以保持不变。此外，底部可以形成有用于自攻丝的切割刀片(未示出)，在初始插入过程中，所述切割刀片可以使固定物110在切割牙槽骨的周围骨的同时容易地插入到其中。

所述螺纹可以具有螺纹上表面310、螺纹下表面320和螺纹槽侧面330。

所述骨接触部111的第一外周面的表面形成有具有特定纵横比的纳米凸起，例如可以通过激光表面处理来具有由纳米凸起的特定图案，还可以通过同时执行喷砂工艺和蚀刻工艺来处理，所述喷砂工艺是指通过喷射细砂颗粒来增加表面粗糙度，所述蚀刻工艺是指通过浸入到蚀刻溶液中以腐蚀表面来增加表面粗糙度。

所述骨接触部111有可能暴露于细菌等，其可能是主要插入到牙槽骨151中并需要骨融合的部分，并且优选地进行表面处理以促进骨融合。

所述骨接触部111可以由对应于第一外周面的骨形成促进区域113和对应于第二外周面的抗菌活性促进区域114构成，在这种情况下，可以促进骨融合，同时降低骨接触部的上部可能发生的暴露于细菌等的风险。

所述骨接触部111可以通过激光表面处理来将包括在第一外周面中的螺纹上表面310、螺纹下表面320或螺纹槽侧面330处理为具有彼此不同的表面图案。

例如，所述骨接触部111可以处理为，例如在螺纹下表面320上形成骨整合促进结构410，并且在螺纹上表面310上形成平坦结构420，或者骨整合促进结构410和平坦结构420都可以包括在螺纹槽侧面330中，即可以被并行地处理。

所述牙龈接触部112包括布置于骨接触部111的上侧且在外周面上未形成有螺纹的第二外周面，并且是能够与牙龈150接触的部分。

所述牙龈接触部112可以具有圆筒形、圆锥形或层状，具体地，可以是圆筒形(例如，圆柱形、圆锥台形)，所述圆锥台形可以是上广下狭或上狭下广形态的圆筒形状。

所述牙龈接触部112的第二外周面的表面形成有具有特定纵横比的纳米凸起，例如可以通过激光表面处理来具有由纳米凸起的特定图案，还可以通过同时执行喷砂工艺和蚀刻工艺来处理，所述喷砂工艺是指通过喷射细砂颗粒来增加表面粗糙度，所述蚀刻工艺是指通过浸入到蚀刻溶液中以腐蚀表面来增加表面粗糙度。

然而，虽然牙龈接触部112是当插入牙槽骨151中时需要骨整合的部分，但其可能主要与牙龈150接触，并且由于暴露于细菌等的可能性很高，因此优选地对表面进行处理以促进表面上存在的细菌的杀灭。

所述上侧部130布置于牙龈接触部112的上侧，并且可以是根据植入物的类型与基台或牙冠连接的部分。具体地，对于一体式植入物固定物，牙冠可以结合到上侧部，对于在固定物和基台分离的状态下制造的植入物结构，基台可以结合到上侧部。

所述上侧部130可以具有近似于圆锥台的形状。所述上侧部130的表面可以通过简单的切割加工来制成平滑状态，而未经表面处理。

2.植入物结构制造系统

2.1.当物体是旋转体时

图5为示出制造本发明的植入物结构的系统的图。

参照图5，根据本发明一实施例的激光表面处理装置200可以包括激光发生单元210、光束扩展单元220、光束角度调整单元230、光束聚焦单元240、旋转单元250和控制单元260。由于当实现植入物结构制造系统时，图5中所示的构成要素不是必须的，因此在本说明书中描述的植入物结构制造系统可以具有比上面列出的构成要素更多或更少的构成要素。

激光发生单元210可以生成用于物体270的表面处理的激光束。为此，激光发生单元210可以使用脉冲化的激光源(laser source)。由所述激光发生单元210以脉冲为单位生成的激光束可以依次通过光束扩展单元220、光束角度调整单元230和光束聚焦单元240照射到物体270。

激光发生单元210可以生成纳秒(nanosecond)、皮秒(picosecond)和飞秒(femtosecond)中的任意一种激光束，并且更优选地，可以生成飞秒激光束。此处，飞秒激光束是脉冲持续时间(pulse duration time)为1至1000飞秒的超短激光束。因此，根据本发明优选实施例的激光发生单元210可以生成脉冲持续时间在飞秒范围内的脉冲化的激光束。此处，脉冲重复率(pulse repetition rate)可以在几kHz至几百kHz的范围内或者在MHz的范围内。激光束的波长可以使用位于红外线区域至紫外线区域的范围内的所有激光波长。例如，激光束的波长可以包括红外线波长、可见光波长和紫外线波长。

光束扩展单元220可以调整由激光发生单元210以脉冲为单位生成的激光束的尺寸。更具体地，光束扩展单元220可以扩展激光束的尺寸。此外，光束扩展单元220可以生成激光束作为具有较少色散或集中的准直光束(collimated beam)。因此，由激光发生单元210生成的激光束可以通过光束扩展单元220扩展其尺寸的同时转换为准直光束。

光束扩展单元220可以改变由激光发生单元210生成的激光束的直径，并且在光束角度调整单元230的方向上输出所述改变的激光束。此时，所述光束扩展单元220可以手动或自动调整激光束的尺寸。

光束角度调整单元230可以调整从光束扩展单元220输出的激光束的焦点位置。光束角度调整单元可以是二维扫描镜单元或单轴扫描镜单元。

二维扫描镜单元(或XY扫描镜单元)作为由两个轴构成的光束角度调整单元，也就是说，二维扫描镜单元可以根据控制单元260的控制信号调整照射到物体270上的激光束的焦点位置，即X轴和Y轴上的焦点位置。另一方面，单轴扫描镜单元作为由一个轴构成的光束角度调整单元，可以调整从光束扩展单元220输出的激光束的焦点位置。也就是说，单轴扫描镜单元可以根据控制单元260的控制信号调整照射到物体270上的激光束的焦点位置，即X轴或Y轴上的焦点位置。

光束角度调整单元230具备X轴扫描镜和Y轴扫描镜，从而能够执行一维或二维扫描操作。此处，所述X轴扫描镜和Y轴扫描镜由一对具有振镜(galvanometer)方式的扫描镜构成，并且这一对扫描镜都可以在分别穿越X-Y平面上的轴中的一个方向上偏转激光束。

光束角度调整单元230可以通过X轴扫描镜和Y轴扫描镜沿用于激光表面处理的方向反射激光束，从而将激光束照射到物体270上的期望位置。此外，光束角度调整单元230可以通过X轴扫描镜和Y轴扫描镜来沿物体270的上表面朝向X轴或Y轴方向精细地控制激光束。

例如，作为一实施例，根据控制单元260的控制信号，光束角度调整单元230可以根据预定扫描路径沿植入物结构100的第一外周面或第二外周面的水平方向(即，植入物结构的长度方向)照射激光束。

此处，纳米凸起形状可以形成在植入物结构100的第一外周面或第二外周面的表面上。另外，可以基于从控制单元260提供到光束角度调整单元230的二维焦点位置数据来确定预定扫描路径。

同时，作为另一实施例，与未经处理的部分相比，植入物结构100的第一外周面或第二外周面的用激光束处理的表面可以形成具有高度较高的结构或具有深度较低的结构。另外，可以基于从控制单元260提供到光束角度调整单元230的二维焦点位置数据来确定预定扫描路径。

光束聚焦单元240布置于光束角度调整单元230的下方，并且可以将已经通过所述光束角度调整单元230的激光束聚焦到物体270上。

此外，光束聚焦单元240可以将从光束角度调整单元230以预定的角度入射的激光束改变为垂直于物体270的纵向的方向。

光束聚焦单元240可以包括远心F-theta镜头(telecentric F-theta lens)或F-theta镜头(F-theta lens)。由此，所述光束聚焦单元240可以对物体270的表面(例如，第一外周面或第二外周面)执行微米单位或纳米单位的激光表面处理。

旋转单元250可以固定相应物体270，使得物体270位于激光束行进的方向上，即位于光束聚焦单元240的下方。此外，旋转单元250可以根据控制单元260的控制信号，在每个表面处理步骤中将物体270旋转预定角度(例如，120度)。

控制单元260可以控制激光表面处理装置200的整体操作。此外，控制单元260可以控制上述构成要素210至250中的至少一部分，以驱动存储在存储器中的应用程序。进一步地，控制单元260可以彼此组合地操作包括在激光表面处理装置200中的至少两个或更多个构成要素，以驱动所述应用程序。

更具体地，控制单元260可以通过控制激光发生单元210来调整由所述激光发生单元210以脉冲为单位生成的激光束的波长、脉冲持续时间和脉冲重复率等。

此外，控制单元260可以生成包括用于对物体270的表面进行处理的激光束的二维焦点位置数据(即，X轴和Y轴的焦点位置数据)的控制信号，并且将所述控制信号提供到光束角度调整单元230。所述二维扫描镜单元230可以基于从控制单元260接收到的控制信号中包括的二维焦点位置数据来照射激光束。

此外，控制单元260可以实时监控对物体270的一区域的激光表面处理过程，并且当对所述一区域的表面处理完成时，通过控制旋转单元250来使所述物体270逐步旋转预定角度，然后可以控制对相应物体270的另一区域的激光表面处理。

作为一示例，控制单元260可以通过控制激光发生单元210和光束角度调整单元230来对植入物结构100的固定物110的第一外周面执行激光表面处理。当对所述第一外周面的表面处理完成时，控制单元260通过控制旋转单元250来使植入物结构的固定物110沿顺时针或逆时针方向旋转预定角度(例如，120度)，然后可以通过控制激光发生单元210和光束角度调整单元230来对植入物结构100的固定物110的第二外周面执行激光表面处理。当对所述第二外周面的表面处理完成时，控制单元260通过控制旋转单元250来使植入物结构100的固定物110沿相同方向旋转预定角度(例如，120度)，然后可以通过控制激光发生单元210和光束角度调整单元230来对植入物结构100的佐剂的表面执行激光表面处理。通过这种逐步旋转过程，可以以非常高的速度对植入物结构100的表面进行表面处理。

同时，作为另一示例，根据物体的形状，植入物结构100可以配置为经过比上述表面处理过程更少或更多步骤的表面处理过程。此外，植入物结构100可以配置为每个步骤旋转彼此不同的角度，而不是每个步骤旋转相同的角度。

控制单元260可以控制激光发生单元210、光束角度调整单元230和旋转单元250的操作彼此同步。即，控制单元260可以基于从激光发生单元210照射的激光束的产生周期来控制光束角度调整单元230。此外，控制单元260可以通过激光发生单元210和光束角度调整单元230来与对物体270进行表面处理的时间同步地控制旋转单元250。

此外，所述激光表面处理装置200包括吸入单元280，其吸入在植入物结构的表面处理的加工过程中因加工而产生的细颗粒。所述吸入单元280可以防止在加工过程中产生的细颗粒附着并积聚在基材上。

如上所述，根据本发明一实施例的激光表面处理装置可以通过使用光束角度调整单元和旋转单元来以非常高的速度对物体进行激光表面处理。以如此高的速度对表面进行处理，从而能够缩短激光表面处理的总工艺时间。

2.2.当物体不是旋转体时

当植入物结构不是旋转体时，激光表面处理装置(未示出)可以包括激光发生单元、光束扩展单元、光束角度调整单元、光束聚焦单元、物体移动单元和控制单元。

在这种情况下，可以在将植入物结构固定在物体移动单元的同时对其进行处理。所述物体移动单元可以通过控制单元与激光束的表面处理时间同步，并且可以水平或垂直地移动物体。

通过所述物体的所述水平或垂直的移动，可以使用激光束对物体的表面进行表面处理。

除了物体移动单元之外，对激光表面处理装置的发生单元、光束扩展单元、光束角度调整单元、光束聚焦单元和控制单元借鉴当所述物体是旋转体时的描述。

实验例1.确认根据表面处理方法的植入物结构的表面

图6示出钛植入物结构，且示出对未经表面处理的植入物结构(图6(A))、经喷砂、大型砂、酸蚀(Sandblasted,Large grit,Acid-etched,SLA)表面处理的植入物结构(图6(B))以及使用飞秒激光束进行表面处理的植入物结构(图6(C))进行比较的图。

如图6(A)所示，确认了未经表面处理的钛植入物结构的表面上未形成有特定结构或图案。

如图6(B)所示，确认了当通过SLA对植入物结构进行表面处理时，在相应植入物结构的表面上形成有不规则的图案。

此外，使用飞秒激光束来对植入物结构进行表面处理，并且确认了其表面。此时，飞秒激光的能量为1.2J/cm²，脉冲宽度为230fs，脉冲重复率为100kHz。其结果，如图6(C)所示，确认了在相应植入物结构的表面上形成有一定的图案。

实验例2.使用飞秒激光的表面处理

通过设置不同的飞秒激光的处理条件来调整待加工区域的尺寸、加工速度和加工方向等，从而对植入物结构的表面进行处理。加工速度为0.1mm/s至1000mm/s，将加工形状处理为点型、线型或晶格型。

图7为根据钛金属植入物结构和氧化锆植入物结构是否进行表面处理而放大其表面的图。如图7(B)所示，氧化锆植入物结构在进行表面处理时没有表现出一定的图案。另一方面，如图7(D)至图7(F)所示，确认了钛金属植入物在进行表面处理时表现出一定的图案。此时，飞秒激光加工条件如下表1所示。

【表1】

图8为通过使用飞秒激光以不同的加工次数线型地进行处理的钛金属植入物结构的表面的放大图。其结果，确认了随着加工次数的增加，植入物结构的表面上形成有一定形状的图案。此外，确认了当进行100次的线型表面处理时，深度为约170μm。因此，确认了当通过飞秒激光进行一次的线型加工时，蚀刻了约170nm的深度。

图9为通过设置飞秒激光表面处理条件来对植入物结构的表面进行不同高度和深度的处理的图。其结果，确认了根据设置的处理条件，与未经加工的表面相比，蚀刻为表面的高度高0mm至10mm，或者表面的深度低0mm至10mm。此外，当进行飞秒激光表面处理时，即使待表面处理的部分距激光聚焦区域有一定距离，也可以进行表面处理。例如，即使待表面处理的部分距激光聚焦区域有8mm至12mm(与未经表面处理的部分向下间隔开4mm至6mm或向上间隔开4mm至6mm)，也可以进行表面处理。由于如上所述可以进行表面处理，因此发现了可以对高度差小于10mm的植入物固定体的螺纹进行一次或更多次的表面处理。

图10为示出使用飞秒激光进行金属植入物结构表面处理的图。图10(A)示出第一外周面的表面中的螺纹上表面310、螺纹下表面320和螺纹槽侧面330区域，当通过将飞秒激光处理条件设置为一次的线型来同时进行表面处理时，图10(B)示出放大并观察螺纹上表面310的表面的结果，图10(C)示出放大并观察下表面320的表面的结果，以及图10(D)示出放大并观察螺纹槽侧面330的表面的结果。如图8所示，确认了飞秒激光处理甚至可以在具有螺纹和螺纹槽结构的金属植入物结构的表面上实现表现出骨整合促进效果的表面。

图11和图12为示出通过调整加工形状和次数来使用飞秒激光进行处理的植入物结构表面的图。具体地，通过使用飞秒激光来将植入物结构的表面处理为线型(Line)和晶格型(Grid)。图11(A)和图12(A)示出经一次的线型表面处理的结果，图11(B)和图12(B)示出经10次的线型表面处理的结果，图11(C)和图12(C)示出经100次的线型表面处理的结果，图11(D)和图12(D)示出经一次的晶格表面处理的结果，图11(E)和图12(E)示出经20次的晶格表面处理的结果，图11(F)和图12(F)示出经100次的晶格表面处理的结果。如图11和图12所示，确认了根据表面加工形式和次数，可以将表面加工成不同的形状。具体地，确认了当进行线型处理时，根据次数的不同，植入物结构表面上的纳米凸起所形成的线条(例如，一列或山脉形状的布置)或形成纳米凸起宽度的槽被清晰地处理，并且当进行晶格型处理时，植入物结构表面上的纳米凸起的纵横比有所增加。

图13示出通过飞秒激光设置不同的加工条件来确认在植入物结构表面上形成的纳米凸起的图。此时，飞秒激光加工条件如下表2所示。

【表2】

其结果，确认了根据表面处理条件，经激光表面处理的植入物可以形成纵横比为1000：1至1：50的纳米凸起。具体地，确认了根据加工形状，线型可以处理为具有纵横比为1000：1至10：1的纳米凸起，而晶格型可以处理为具有纵横比为1：1至1：50。

特别是，当表面处理条件设置为线型和一次时(实施例1)，确认形成了具有曲线端部的纳米凸起，当表面处理条件设置为晶格型和10次时(实施例2)，确认形成了具有平坦端部的纳米凸起，当表面处理条件设置为晶格型和100次时(实施例3)，确认形成了具有尖锐端部的纳米凸起。

实验例3.植入物结构在动物模型中的抗菌效果

图14为观察根据植入物结构的表面形状的细菌杀灭效果的图，图15示出根据孵化时间确认根据实施例2的表面形状的细菌杀灭效果的结果。

其结果，确认了在表面上包括特定纵横比(Asptect Ratio)的纳米凸起的植入物结构表现出抗菌效果。具体地，在实施例1的植入物结构中，存活细菌的数量随着一些细菌的杀灭而减少(参照图14(B))，在实施例2的植入物结构中，细菌杀灭效果大幅提高，表现出优异的抗菌性(参照图14(C))。另一方面，在实施例3的植入物结构中，几乎没有确认到细菌杀灭效果(参照图14(D))。此外，通过实验确认了由所述实施例2的表面形状产生的显着的抗菌活性(参照图15)。

这意味着，现有技术在植入物结构的表面上涂有TCP等的单独的涂层，以防止细菌等的其他病菌沉积在植入物结构表面上，另一方面，根据本发明的表面上包括具有特定纵横比的纳米凸起的植入物结构通过直接杀灭细菌等病菌来表现出抗菌效果。通过所述结果确认了，使用飞秒激光进行表面处理的植入物结构可以加工成当将插入人体中时在所述植入物结构表面上表现出细菌杀灭效果。

实验例4.植入物结构在动物模型中的骨整合效果

图16(A)示出植入到动物模型中的经表面处理的植入物结构的CT扫描结果，图16(B)示出对通过简单机械加工来经表面处理的植入物结构、通过飞秒激光来经表面处理的植入物结构以及经SLA表面处理的植入物结构的CT扫描结果。

图17为确认植入到动物模型中的经表面处理的植入物结构的骨整合效果的图。图17(A)示出皮质骨-植入物接触率(cortical BIC ratio)，图17(B)示出皮质骨面积率(cortical bone area ratio)。其结果，确认了在使用飞秒激光进行表面处理的植入物结构(M+L)中，皮质骨-植入物接触率(cortical BIC ratio)和皮质骨面积率(cortical bonearea ratio)最高。这意味着，与经SLA表面处理的植入物结构相比，使用飞秒激光进行表面处理的植入物结构表现出相同或更高水平的骨整合效果。

图18为观察干洗细胞分化实验中根据植入物结构的表面处理的成骨相关基因的表现和细胞分化的图。图18(A)示出Col1基因的表现，图18(B)示出ALP基因的表现，图18(C)示出OCN基因的表现，图18(D)示出通过ARS染色对细胞分化水平进行定量比较的结果，图18(E)示出用肉眼确认ARS染色水平的结果。其结果，确认了在使用飞秒激光进行表面处理的植入物结构中，成骨相关基因即Col1、ALP和OCN基因的表现在干细胞分化第14天增加了约20％至50％，其高于其他经表面处理的结构(参照图18(A)至(C))。此外，通过ARS染色确认了由植入物结构引起的细胞分化程度，其结果，确认了使用飞秒激光进行表面处理的植入物结构(Ti+FsL)的细胞分化程度高于其他经表面处理的结构的细胞分化程度(参照图18(D)和(E))。

图19和图20为示出确认经表面处理的植入物结构的细胞吸附力的结果的图。在所述图19和图20中，M是指简单机械加工，P是指简单机械加工后的精密抛光(Polishing)，L是指飞秒激光表面处理。其结果，确认了成骨干细胞的初始附着能力在经飞秒激光处理的表面(M+L、P+L)上显着提高。

通过所述结果确认，使用飞秒激光进行表面处理的植入物结构在插入到人体中时能够快速地促进相应结构的周围产生的骨恢复作用，即骨整合。

Claims (18)

1.一种植入物结构，其作为包括用作人造牙根的固定物的植入物结构，

所述固定物包括：圆筒形状的骨接触部(111)，其包括形成有螺纹的第一外周面；以及牙龈接触部(112)，其包括布置于所述骨接触部的上部的第二外周面，

其中，所述第一外周面或第二外周面包括宽度为10nm至1000nm且纵横比为1000：1至1：50的复数个纳米凸起。

2.根据权利要求1所述的植入物结构，其中，包括在所述第一外周面和所述第二外周面中的所述纳米凸起具有彼此不同的纵横比。

3.根据权利要求1所述的植入物结构，其中，所述第二外周面的纳米凸起形状促进植入物表面上存在的细菌的凋亡，并且具有10nm至1000nm的宽度和1：1至1：50的纵横比。

4.根据权利要求3所述的植入物结构，其中，所述纳米凸起具有平坦(blunt)的端部。

5.根据权利要求3所述的植入物结构，其中，对所述第二外周面的表面的算术平均粗糙度(Ra)值为1.0μm至5.0μm范围内的任意一个。

6.根据权利要求1所述的植入物结构，其中，所述第一外周面的纳米凸起形状用于促进与植入物的骨整合，并且具有10nm至1000nm的宽度和1000：1至1：1的纵横比。

7.根据权利要求6所述的植入物结构，其中，对所述第一外周面的表面的算术平均粗糙度(Ra)值为0.5μm至3.0μm范围内的任意一个。

8.根据权利要求1所述的植入物结构，其中，所述植入物结构为选自由钛或钛合金组成的组中的一个或更多材料。

9.根据权利要求1所述的植入物结构，其中，所述植入物结构是使用飞秒激光进行表面处理的。

10.根据权利要求9所述的植入物结构，其中，所述表面处理是指将激光强度为1W至5W的飞秒激光束以线型(Line)或晶格型(Grid)向第一外周面或第二外周面的表面照射一次或更多次。

11.根据权利要求10所述的植入物结构，其中，所述第一外周面或第二外周面是使用飞秒激光进行表面加工的，

也是(ⅰ)具有第一外周面或第二外周面的被加工面的高度比未经激光加工的表面高0.001mm至10mm的结构；或者

(ⅱ)具有第一外周面或第二外周面的被加工面的深度比未经激光加工的表面低0.001mm至10mm的结构。

12.一种抗菌用组合物，其作为包括表面上包括纵横比为1：1至1：50的复数个纳米凸起的金属材料，其中，

所述金属材料由钛或钛合金组成，并且是使用飞秒激光进行表面处理的。

13.根据权利要求12所述的抗菌用组合物，其中，所述纳米凸起具有平坦(blunt)的端部。

14.一种植入物结构，其作为包括用作人造牙根的固定物的植入物结构，

所述固定包括圆筒形状的骨接触部(111)，其包含形成有螺纹的外周面，

其中，所述外周面包括：骨形成促进区域(113)，其包括宽度为10nm至1000nm且纵横比为1000：1至1：1的复数个纳米凸起；以及

抗菌活性促进区域(114)，其位于所述骨形成促进区域的上部，并且包括宽度为10nm至1000nm且纵横比为1：1至1：50的复数个纳米凸起。

15.根据权利要求14所述的植入物结构，其中，所述抗菌活性促进区域在从骨接触部的上部到骨形成促进区域的方向上形成在0.1nm至3.0mm的范围内。

16.根据权利要求14所述的植入物结构，其中，所述抗菌活性促进区域的纳米凸起具有平坦的端部。

17.根据权利要求14所述的植入物结构，其中，所述植入物结构为选自由钛或钛合金组成的组中的一个或更多材料。

18.根据权利要求14所述的植入物结构，其中，所述植入物结构是使用飞秒激光进行表面处理的。