CN203263880U - 富钙磷离子的牙科植体 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示一种富钙磷离子的牙科植体。该富钙磷离子的牙科植体至少包含：一本体，本体的表面是通过一喷砂酸蚀(Sand-blasting with large-grit and acid etching，SLA)处理而具有多个孔洞，使得本体的表面粗糙度为1-2微米(μm)；以及一钙磷酸盐生医陶瓷材料层，其全面性地或非全面性地覆盖于本体的表面。本实用新型的牙科植体能够清除喷砂酸蚀处理后残留的氧化铝粉末；并且可有效中和喷砂酸蚀处理过程中的酸蚀溶液，以解决酸蚀溶液残留于微孔中的问题。
Description
技术领域
本实用新型是有关于一种富钙磷离子的牙科植体，特别是有关于一种通过喷砂酸蚀处理植体本体并全面性或非全面性地覆盖钙磷酸盐生医陶瓷材料层于本体表面的牙科植体，属于牙科植体技术领域。
背景技术
牙齿是人体口腔内重要组织之一，除了提供咀嚼与发音的功能外，亦会影响人们的容貌与礼仪表现。当恒牙因外伤或蛀牙被拔除之后，就不会再长出新的牙齿，因此必须做牙齿的重建。目前最常使用的方法就是在缺牙的齿槽骨上植入人工牙根（亦称植体），以作为假牙的支撑，因此植体本身的性质将是影响人工植牙成功与否的重要关键。
钛金属或钛合金是目前所使用的金属植入物中最具有抗腐蚀性的材料，因为钛具有良好的机械强度、化学稳定度及生物兼容性，因此广泛被应用为牙科植体的材料。有鉴于钛金属的生物兼容性与其表面产生的氧化结构、表面型态、以及化学组成有强烈地关系。为了得到更为良好的表面特性，并可增加临床上植体与骨组织的结合强度，发展不同的金属表面处理方法，已成为目前牙科材料主要致力的方向。
近年，针对使用于设计粗糙植体表面的技术，共同的方法分别为电浆喷涂(Plasma-Spraying)、喷砂(Grit-Blasting)、酸蚀(Acid-Etching)及阳极化(Anodization)。其中，钛电浆喷涂(Titanium Plasma-Spraying，TPS)与喷砂法可创造三维粗糙度(Roughness)的植体表面进而改进骨头锚定。然而，潜在有害的金属离子溶解或微粒依然存在，例如氧化铝，将导致局部或系统中毒效应。另一个设计粗糙植体表面方法是使用不同地强酸，例如盐酸(HCl)或硫酸(H2SO4)，且比使用上述钛电浆喷涂含有更一致性的微孔表面。最近，喷砂-酸蚀(Sand-blasting with large-grit and acid etching，SLA)比起使用钛电浆喷涂(Titanium Plasma-Spraying，TPS)表面处理或酸蚀，更可引导改善早期骨整合及减少骨质流失。
然而，传统使用的喷砂酸蚀处理工艺制得的植体，极易在植体粗糙表面上残留氧化铝粉末或是残留酸蚀溶液于微孔中，而不利于骨母细胞贴附于植体上，进而影响牙齿重建的成功率。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种富钙磷离子的牙科植体，通过覆盖钙磷酸盐生医陶瓷材料层于经喷砂酸蚀处理的植体本体上，以清除喷砂酸蚀处理后残留的氧化铝粉末；并且通过可释出钙磷离子的钙磷酸盐生医陶瓷材料层，可有效中和喷砂酸蚀处理过程中的酸蚀溶液，以解决酸蚀溶液残留于微孔中的问题。
为达上述目的，本实用新型提供一种富钙磷离子的牙科植体，至少包含：一本体，该本体的表面是通过喷砂酸蚀(Sand-blasting with large-grit and acid etching，SLA)处理而具有多个孔洞，使得该本体的表面粗糙度为1-2微米(μm)；以及一钙磷酸盐生医陶瓷材料层，其全面性地或非全面性地覆盖于该本体的表面，即所述钙磷酸盐生医陶瓷材料层覆盖于所述本体的全部或部分表面。
在上述牙科植体中，优选地，所述钙磷酸盐生医陶瓷材料层为磷酸四钙(Ca4(PO4)2O)层、二水磷酸氢钙(CaHPO4·２H2O)层、磷酸氢钙(CaHPO4)层、五水磷酸八钙(Ca8H2(PO4)6·5H2O)层、α-三钙磷酸盐(alpha-Ca3(PO4)2)层、β-三钙磷酸盐(beta-Ca3(PO4)2)层、焦磷酸钙(Ca2P2O7)层、二钙磷酸盐(Ca2H2P2O8)层或其磷灰石(apatite)形成的层。其中，其磷灰石(apatite)形成的层为磷酸四钙磷灰石层、二水磷酸氢钙磷灰石层、磷酸氢钙磷灰石层、五水磷酸八钙磷灰石层、α-三钙磷酸盐磷灰石层、β-三钙磷酸盐磷灰石层、焦磷酸钙磷灰石层或二钙磷酸盐磷灰石层。
在上述富钙磷离子的牙科植体中，优选地，所述本体为钛(Titanium)金属本体或钛合金(Titanium Alloy)本体。
在上述富钙磷离子的牙科植体中，优选地，所述本体具有的孔洞的平均直径为0.5-2微米(μm)。
在上述富钙磷离子的牙科植体中，优选地，所述钙磷酸盐生医陶瓷材料层中的钙磷酸盐生医陶瓷材料的粒径小于20微米(μm)。
在上述富钙磷离子的牙科植体中，优选地，所述钙磷酸盐生医陶瓷材料层覆盖于所述本体的表面的厚度为10-30微米(μm)。
在上述富钙磷离子的牙科植体中，优选地，所述钙磷酸盐生医陶瓷材料层非全面性地覆盖于所述本体的表面时的表面覆盖率为30-70%。
承上所述，本实用新型的富钙磷离子的牙科植体可具有一或多个下述优点：
(1)本实用新型的牙科植体，通过覆盖钙磷酸盐生医陶瓷材料层于经喷砂酸蚀处理的植体本体上，可清除喷砂酸蚀处理后残留的氧化铝粉末。
(2)本实用新型的牙科植体，通过可释出钙磷离子的钙磷酸盐生医陶瓷材料层，可有效中和喷砂酸蚀处理过程中的酸蚀溶液并解决酸蚀溶液残留于微孔中的问题。
(3)本实用新型的牙科植体，通过在遇降酸环境中会快速溶解并释放钙磷离子的钙磷酸盐生医陶瓷材料层，可提供极佳的诱骨性(osteoconduction)，有助于骨整合的快速形成。
(4)本实用新型的牙科植体，颚骨的骨母细胞在钙磷酸盐生医陶瓷材料层降解后，可直接与植体表面接触并产生键结，提高骨母细胞与植体的稳固性。
附图说明
图1为应用本实用新型的牙科植体于临床试验的剖面示意图。
图2A为本实用新型的牙科植体的第一优选实施例的示意图。
图2B为本实用新型的牙科植体的第二优选实施例的示意图。
图3为本实用新型的牙科植体的制作流程图。
图4A为本实用新型的经喷砂酸蚀处理后的本体的扫描电子显微镜上视图。
图4B为本实用新型的牙科植体表面的扫描电子显微镜上视图。
图5A为细胞于喷砂酸蚀处理的植体的贴附情形的扫描电子显微镜上视图，500倍。
图5B为细胞于喷砂酸蚀处理的植体的贴附情形的扫描电子显微镜上视图，2000倍。
图5C为细胞于本实用新型牙科植体的贴附情形的扫描电子显微镜上视图，500倍。
图5D为细胞于本实用新型牙科植体的贴附情形的扫描电子显微镜上视图，2000倍。
图6为利用喷砂酸蚀处理以及本实用新型的牙科植体进行每单位细胞的ALP分泌量的定量测试的比较图。
图7为本实用新型的牙科植体的X光衍射分析图谱。
主要组件符号说明：
2：骨母细胞
3：纤维母细胞
4：表皮细胞
5：牙齿
1：牙科植体
10：本体
20：钙磷酸盐生医陶瓷材料层
具体实施方式
请参阅图1，其为应用本实用新型的牙科植体于临床试验的剖面示意图。如图1所示，本实用新型是将牙齿5（假牙）及牙科植体1植入于人体口腔的牙骨处，以完成人工牙根的重建。在牙科植体1植入处的细胞可分为骨母细胞2、纤维母细胞3以及表皮细胞4。在牙科植体1植入口腔牙骨后，骨母细胞2会摊附于牙科植体1，由于牙科植体1的表面粗糙度对于骨母细胞2摊附于牙科植体1有明显的影响，因此，在本实用新型中通过喷砂酸蚀处理的方式来提高牙科植体1的表面粗糙度。
图2A、图2B为图1中牙科植体1的表面的剖面示意图，且图2A及图2B分别为本实用新型的牙科植体的第一优选实施例及第二优选实施例的示意图。如图2A所示，在本实用新型的第一优选实施例中，本体10的表面是通过喷砂酸蚀处理而具有多个孔洞，使得本体10的表面粗糙度为1-2微米(μm)，且钙磷酸盐生医陶瓷材料层20是全面性地覆盖于本体10的表面。如图2B所示，本实用新型的第二优选实施例与第一优选实施例的差异处在于，钙磷酸盐生医陶瓷材料层20是非全面性地覆盖于本体10的表面。在本实用新型的第二优选实施例中，钙磷酸盐生医陶瓷材料层20非全面性地覆盖于本体10的表面的表面覆盖率可例如为30-70%。
在本实用新型的第一优选实施例及第二优选实施例中，本体可例如为钛(Titanium)金属本体或钛合金(Titanium Alloy)本体，且本体具有的孔洞的平均直径可例如为0.5-2微米(μm)。钙磷酸盐生医陶瓷材料层可例如为磷酸四钙(Ca4(PO4)2O)层、二水磷酸氢钙(CaHPO4·2H2O)层、磷酸氢钙(CaHPO4)层、五水磷酸八钙(Ca8H2(PO4)6·5H2O)层、α-三钙磷酸盐(alpha-Ca3(PO4)2)层、β-三钙磷酸盐(beta-Ca3(PO4)2)层、焦磷酸钙(Ca2P2O7)层、二钙磷酸盐(Ca2H2P2O8)层或其磷灰石(apatite)形成的层，且钙磷酸盐生医陶瓷材料层中的钙磷酸盐生医陶瓷材料的粒径可例如小于20微米(μm)。
请参阅图3，本实用新型的第一优选实施例及第二优选实施例的制作方式如下所述：首先，对具平滑表面的本体10进行喷砂酸蚀处理，使得本体10的表面具有多个孔洞（见图4A所示，其为本实用新型的经喷砂酸蚀处理后的本体的扫描电子显微镜上视图，倍率5000倍），且在喷砂酸蚀处理后，本体10的表面粗糙度可例如为1-2微米(μm)；接着，在具有多个孔洞的本体10的表面进行钙磷酸盐生医陶瓷材料层的表面处理，使得钙磷酸盐生医陶瓷材料层20覆盖于本体10的表面（见图4B所示，其为本实用新型的经喷砂酸蚀处理后的本体并接续以钙磷酸盐生医陶瓷材料层全面性地覆盖于该本体而形成的牙科植体表面的扫描电子显微镜上视图，倍率5000倍），其中钙磷酸盐生医陶瓷材料层20可例如全面性地（图3中左边的牙科植体1）或非全面性地（图3中右边的牙科植体1）覆盖于本体10的表面，以完成本实用新型的牙科植体的第一优选实施例或第二优选实施例。其中，使用者可通过调整钙磷酸盐生医陶瓷材料层20的喷砂或沉积的速率或时间，以决定钙磷酸盐生医陶瓷材料层20呈全面性地或非全面性地覆盖于本体10表面。
请接续参阅图5，其为细胞于喷砂酸蚀处理后的植体（也就是本实用新型的牙科植体的本体）（图5A：倍率500倍，图5B：倍率2000倍）以及本实用新型的第一优先实施例的牙科植体（图5C：倍率500倍，图5D：倍率2000倍）的贴附情形的扫描电子显微镜上视图。由于覆盖钙磷酸盐生医陶瓷材料层于经喷砂酸蚀处理的植体本体上，可有效清除喷砂酸蚀处理后残留的氧化铝粉末并中和喷砂酸蚀处理过程中的酸蚀溶液，故有利于细胞的贴附生长。经比较图5B及图5D可知，图5D中细胞可在植体表面上完全地摊附、展开，故覆盖钙磷酸盐生医陶瓷材料层于经喷砂酸蚀处理的本体上可提供良好细胞贴附及生长的功效。
续言之，在本实用新型的第一优选实施例中（见图2A），在牙科植体1植入人体之后，由于植体10的表面完全被钙磷酸盐生医陶瓷材料层20所覆盖，因此需待钙磷酸盐生医陶瓷材料层20降解吸收后，颚骨的骨母细胞才可以直接跟本体10产生键结。而在本实用新型的第二优选实施例中（见图2B），由于植体10的表面并非完全被钙磷酸盐生医陶瓷材料层20所覆盖，在以喷砂方式覆盖钙磷酸盐生医陶瓷材料层于本体10的过程中，可有效清除残留的氧化铝粉末并中和酸蚀溶液，且骨母细胞能直接与植体10接触，极有利于细胞的贴附生长。
新生骨的生成需透过骨吸收及成骨作用同时交互运行。而碱性磷酸酶(alkalinephosphatase，ALP)是附着在成骨细胞(osteoblast)细胞膜上的醣蛋白，具有促进骨质生成的功能，因此被视为检视成骨作用的指标性酵素。图6为利用喷砂酸蚀处理后的植体（也就是本实用新型的牙科植体的本体）以及本实用新型的第一优先实施例的牙科植体进行每单位细胞的ALP分泌量的定量测试的比较图。由图6可以发现，在细胞生长至21天时，利用本实用新型的牙科植体，每单位细胞的ALP分泌量远高于利用喷砂酸蚀处理后的植体，显示经由覆盖钙磷酸盐生医陶瓷材料层于经喷砂酸蚀处理的植体本体上，可提供骨细胞较佳的促进骨质生长的功能。
图7为本实用新型的第一优先实施例的牙科植体的X光衍射分析图谱。由图7可知，在入射角3°-20°之间，有明显的钙磷离子存在的证据（见箭头指示处），而在大于入射角25°时则没有检测出钙磷离子。此外，经计算钛的线吸收系数后可推算出钙磷酸盐生医陶瓷材料层覆盖于本体的表面的厚度为10-30微米(μm)。
公知以氢氧基磷灰石电浆喷涂(HA Coating)于植体表面以形成疏松粗糙表面，其涂层厚度约为50μm。氢氧基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)的化学式为Ca10(PO4)6(OH)2，属接近天然骨成分的钙磷酸盐陶瓷材料，生物兼容性佳，生物吸收率低，此类表面处理方式仅为氢氧基磷灰石材料层与金属材料的植体的结合，又颚骨细胞直接与氢氧基磷灰石材料层产生键结，在齿科植体植入人体5-10年后，可能会发生涂层与金属材料之间剥离的现象，最终导致植牙的失败。
由于本实用新型中钙磷酸盐生医陶瓷材料为一种具生物兼容性的材质，与氢氧基磷灰石的钙磷比、密度及结构都十分相似，但由于钙磷酸盐生医陶瓷材料具有高度的生物可兼容性，且钙磷酸盐生医陶瓷材料在遇降酸环境时会快速溶解钙磷离子，可提供骨整合时所需的钙离子及磷酸根离子，拥有极佳的诱骨性。此外，由于本实用新型并非以陶瓷材料层长期存在于颚骨与金属材料之间，而是在钙磷酸盐生医陶瓷材料层降解后，颚骨细胞可直接与植体表面产生键结，因此，并不会发生类似氢氧基磷灰石涂层剥离而导致植牙失败的情形，故可提高骨质与植体接触率(bone-to-implant contact，BIC)，有效提升骨整合效率。
以上所述仅为举例性，而非为限制性的作用。任何未脱离本实用新型的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本实用新型的保护范围中。
Claims (7)
1.一种富钙磷离子的牙科植体，其特征在于，至少包含：
一本体，该本体的表面是通过一喷砂酸蚀处理而具有多个孔洞，使得该本体的表面粗糙度为1-2微米；以及
一钙磷酸盐生医陶瓷材料层，其全面性地或非全面性地覆盖于该本体的表面。
2.如权利要求1所述的富钙磷离子的牙科植体，其特征在于，所述钙磷酸盐生医陶瓷材料层为磷酸四钙层、二水磷酸氢钙层、磷酸氢钙层、五水磷酸八钙层、α-三钙磷酸盐层、β-三钙磷酸盐层、焦磷酸钙层、二钙磷酸盐层或其磷灰石形成的层。
3.如权利要求1所述的富钙磷离子的牙科植体，其特征在于，所述本体为钛金属本体或钛合金本体。
4.如权利要求1所述的富钙磷离子的牙科植体，其特征在于，所述本体具有的孔洞的平均直径为0.5-2微米。
5.如权利要求1所述的富钙磷离子的牙科植体，其特征在于，所述钙磷酸盐生医陶瓷材料层中的钙磷酸盐生医陶瓷材料的粒径小于20微米。
6.如权利要求1所述的富钙磷离子的牙科植体，其特征在于，所述钙磷酸盐生医陶瓷材料层覆盖于所述本体的表面的厚度为10-30微米。
7.如权利要求1所述的富钙磷离子的牙科植体，其特征在于，所述钙磷酸盐生医陶瓷材料层非全面性地覆盖于所述本体的表面的覆盖率为30-70%。
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| CN105696054A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-06-22 | 南京医科大学附属口腔医院 | 一种喷砂酸蚀钛表面形成含钙纳米薄片膜层的制备方法 |
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