TW201509384A - 固定物、植入物、植入物之製造方法 - Google Patents

固定物、植入物、植入物之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明是以鈦或鈦合金形成並植入骨頭中以進行骨整合之固定物，其外表面具有寬度10μm以上、100μm以下且深度1μm以上、30μm以下之溝；外表面之三維粗糙度Sa形成為1μm以上、5μm以下。對外表面一面照射雷射光，一面掃瞄，而形成溝。並將外表面以酸蝕刻而粗化。

Description

固定物、植入物、植入物之製造方法 發明領域
本發明是有關於固定物、植入物、植入物之製造方法。舉例言之，其是有關於一種於恆齒之牙根缺損等之際植入顎骨中之牙科植入物。
本案是依據2013年9月9日於日本提申之日本專利申請案2013-186756號，主張優先權，並於此引用其內容。
發明背景
植入體內之植入物(特別是牙科植入物)受到注目。牙科植入物是當因蛀牙或破損而失去恆齒之牙根時，固定於設於齒槽骨之孔。
此牙科植入物以固定於齒槽骨之固定物(人工牙根)、螺固於固定物之支柱(支台)構成。並於支柱裝設植體牙冠(人工牙冠)。
固定物之外表面為直接接觸骨頭之面，並形成陽螺紋。
可明瞭因固定物之外表面之性狀，骨頭之結合產生差異。有報告指出比起外表面平滑之固定物，外表面業經施 行粗化加工之固定物可獲得較高之骨整合(骨密合性)。
又，骨頭與固定物骨整合(osseointegration)需要數週至數個月之期間。由於當在此期間，對固定物施加過度之力時，對周圍之骨頭或黏膜組織造成損傷，故骨整合緩慢或，或不易骨整合。因此，要求縮短骨頭與固定物之結合期間。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本專利公開公報2010-5379號
發明概要
即使對固定物之外表面施加粗化加工，亦有骨整合不完整之情形。因此，要求可獲得更高之骨頭密合性之固定物。
又，即使對固定物之外表面施加粗化加工，骨整合仍需要數週以上。因此，要求進一步縮短骨整合期間。
本發明之目的是提供可獲得高骨頭密合性並可縮短骨整合期間之固定物、植入物、植入物之製造方法。
本發明之固定物之第1實施態樣是以鈦或鈦合金形成並植入骨頭中以進行骨整合之固定物，其外表面具有寬度10μm以上、100μm以下且深度1μm以上、30μm以 下之溝；前述外表面之三維粗糙度Sa形成為1μm以上、5μm以下。
本發明之固定物之第2實施態樣是以鈦或鈦合金形成並植入骨頭中以進行骨整合之固定物，其外表面具有寬度10μm以上、100μm以下且深度1μm以上、30μm以下之溝；前述外表面之表面面積比Sdr形成為50%以上、500%以下。
本發明之植入物之實施態樣包含有如請求項1或2記載之固定物、及嵌合於前述固定物之中心孔之支柱。
本發明之植入物之製造方法之第1實施態樣是以鈦或鈦合金形成並植入骨頭中以進行骨整合之植入物之製造方法，其具有溝形成製程及粗化製程，該溝形成製程是對前述植入物之外表面一面照射雷射光，一面掃瞄，而形成寬度10μm以上、100μm以下且深度1μm以上、30μm以下之溝；該粗化製程是將前述外表面以酸蝕刻而粗化為三維粗糙度Sa為1μm以上、5μm以下。
本發明之植入物之製造方法之第2實施態樣是以鈦或鈦合金形成並植入骨頭中以進行骨整合之植入物之製造方法，其具有溝形成製程及粗化製程，該溝形成製程是對前述植入物之外表面一面照射雷射光，一面掃瞄，而形成寬度10μm以上、100μm以下且深度1μm以上、30μm以下之溝；該粗化製程是將前述外表面以酸蝕刻而粗化為表面面積比Sdr為50%以上、500%以下。
本發明之植入物之製造方法之第3實施態樣是在 第1或第2實施態樣中，前述雷射光為固體雷射之基本波。
本發明之植入物之製造方法之第4實施態樣是在第1至第3實施態樣之任一態樣中，前述酸為鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸及該等之混合酸任一者。
根據本發明，可實現可獲得高骨頭密合性並且可縮短骨整合期間之固定物、植入物、植入物之製造方法。
2‧‧‧齒槽骨(骨頭)
4‧‧‧牙齦
5‧‧‧植入物
6‧‧‧人工牙冠
8‧‧‧支柱
10‧‧‧固定物
10S‧‧‧外表面
12‧‧‧陽螺紋
13‧‧‧中心孔
C‧‧‧前成骨細胞
M‧‧‧細微溝(溝)
S‧‧‧抵接部
圖1是顯示本發明實施形態之植入物5之圖。
圖2是顯示本發明實施形態之固定物10之圖。
圖3是以SEM拍攝有固定物10之外表面10S(細微溝M)之照片，(a)是放大率200倍之照片，(b)是放大率2000倍之照片。
圖4是以SEM拍攝有定著於細微溝M之前成骨細胞C之照片。
用以實施發明之形態
就本發明之實施形態，參照圖式來說明。在下述說明所示之各種尺寸等為一例。
牙科植入物
圖1是顯示本發明實施形態之植入物5之圖。
圖2是顯示本發明實施形態之固定物10之圖。
植入物5是在牙科領域使用之牙科植入物。
植入物5具有固定於齒槽骨(骨頭)2之固定物10、可對固 定物10裝卸之支柱8。
於支柱8裝設人工牙冠6。
於固定物10之外表面10S形成陽螺紋12。藉將陽螺紋12螺合於形成在齒槽骨2之孔，可將固定物10固定於齒槽骨2。
於支柱8之外周面使用接著劑等，裝設人工牙冠6。固定物10與支柱8之抵接部S以牙齦4或齒槽骨2覆蓋。固定物10與支柱8各自之抵接面以良好精確度修整。固定物10與支柱8之諸抵接面相互密合而防止異物之侵入。
固定物10為以鈦或鈦合金形成之圓柱狀(軸形)構件。
於固定物10之外表面形成陽螺紋12。中心孔13於固定物10之後端面開口。
固定物10之形狀(長度、粗度等)為任意。陽螺紋12或中心孔13亦可不存在。
圖3是以SEM拍攝有固定物10之外表面10S(細微溝M)之照片，(a)是放大率200倍之照片，(b)是放大率2000倍之照片。
於固定物10之外表面10S形成細微溝M。外表面10S包含形成有陽螺紋12之區域。再者，外表面10S亦包含前端面及陽螺紋12(螺紋面)。
細微溝(溝)M形成於固定物10之外表面10S中之任意之區域(部位)。形成細微溝M之區域可為一處，亦可為複數處。形成細微溝M之區域之面積為任意。
如圖2所示，亦可於外表面10S之大約整面形成細微溝M。特別宜於外表面10S中直接接觸齒槽骨2之區域形成細微溝M。
細微溝M之截面形狀形成為例如半圓弧形。細微溝M之截面形狀不限於半圓弧形，亦可為例如三角形(二等邊三角形)或矩形等。
再者，包含細微溝M之外表面10S粗化。
於外表面10S形成細微溝M之理由是易使前成骨細胞定著(接著)於外表面10S。
將包含細微溝M之外表面10S粗化之理由是為了促進前成骨細胞之繁殖以謀求骨整合期間之縮短。也是為了使外表面10S之表面積增加，而使前成骨細胞(成骨細胞)侵入，藉此，獲得高骨頭密合性。
細微溝M之條數為任意。細微溝M之條數可為1條，但宜為多條(複數條)。細微溝M不限於直線，亦可為曲線。
形成複數個細微溝M時，宜將複數個細微溝M形成平行。細微溝M對固定物10之軸方向(長向)之延伸方向的角度為任意。
細微溝M是使用雷射加工機形成。
固定物10是將鈦或鈦合金之原材料進行車床加工等刨削加工而形成。藉對固定物10之外表面10S照射雷射光，雕刻外表面10S，而形成細微溝M。
形成1條細微溝M時，一面照射雷射光，一面於同一處 掃瞄1次以上。隨著掃瞄次數增加，細微溝M之深度及寬度增加。
雷射光使用固體雷射之基本波。舉例言之，可使用Nd：YAG雷射、YVO4雷射之基本波(固體雷射：波長1064nm，光纖雷射：1090nm)。雷射光之光徑(直徑)為例如5~50μm。
藉對固定物10之外表面10S在空氣中照射雷射光，而雕刻外表面10S。藉此，可於外表面10S形成細微溝M。
細微溝M之寬度形成為寬度10μm以上、100μm以下。特別是，細微溝M之寬度宜形成為寬度40μm以上、60μm以下。
細微溝M之寬度為10μm以上之理由是可使前成骨細胞確實地定著(接著)於細微溝M之內側。
細微溝M之寬度為100μm以下之理由是使前成骨細胞不致沿著外表面10S蔓延。
形成複數條細微溝M時，可使各自為均一之寬度，亦可為不同之寬度。又，各細微溝M在長向可為均一之寬度，亦可為不同之寬度。
細微溝M之深度為1μm以上、30μm以下。特別是，細微溝M之深度宜為5μm~20μm。
細微溝M之深度為1μm以上之理由是使前成骨細胞不致越過細微溝M沿著外表面10S蔓延。
細微溝M之深度為30μm以下之理由是前成骨細胞繁殖而分化為成骨細胞時，高於細微溝M(較外表面10S突出至 外周側)。亦即，具有20~30μm左右之橢圓形之成骨細胞不致埋沒於細微溝M中。
形成複數條細微溝M時，可使各自為均一之深度，亦可為不同之深度。又，各細微溝M在長向可為均一之深度，亦可為不同之深度。
形成複數條細微溝M時，可使諸細微溝M之間隔均一，亦可為不同之間隔。
複數條細微溝M宜形成大約平行，俾不致相交。其理由是於固定物10之外表面10S創造與存在於骨基質表面之成骨細胞之狀態相同的狀態。成骨細胞存在於骨基質表面大約一例。因此，當使複數條細微溝M不相交時，可於固定物10之外表面10S創造與存在於骨基質表面之成骨細胞之狀態相同之狀態。藉此，可謀求固定物10與齒槽骨2之骨整合之促進。
包含細微溝M之外表面10S之粗化可藉將固定物10浸漬於酸中來進行。粗化外表面10S於形成細微溝M後進行。
具體言之，於外表面10S形成細微溝M後，以水及刷毛洗淨固定物10，去除附著物。進一步，以酒精將固定物10進行超音波洗淨。
接著，將固定物10浸漬於鹽酸來蝕刻。舉例言之，鹽酸之濃度為1~20%，液溫為30℃~80℃。浸漬時間為10分~60分。用於蝕刻之酸亦可不為鹽酸。可使用例如硫酸、氫氟酸、硝酸等、還有該等之混合酸。
最後，以純水將固定物10進行超音波洗淨。
藉將固定物10浸漬於酸中來蝕刻，可有效率地進行外表面10S之粗化。藉將包含細微溝M之外表面10S粗化，固定物10與骨頭組織(齒槽骨)2易密合，而可獲得強固之骨整合。
業經粗化之外表面10S之三維粗糙度Sa(算術平均粗糙度：ISO25178)為1μm以上、5μm以下。特別是，三維粗糙度Sa宜為2μm~3μm。
這是因藉將外表面10S粗化，可對前成骨細胞造成刺激，而促進分化為成骨細胞。
或者，業經粗化之外表面10S之表面面積比Sdr(表面之展開面積與公稱面積之比：ISO25178)為50%以上、500%以下。特別是表面面積比Sdr宜為200%~400%。
這是因藉將外表面10S粗化，可對前成骨細胞造成刺激，而促進分化為成骨細胞。
外表面10S之表面粗糙度及表面面積比與蝕骨細胞破壞(骨吸收)骨基質表面時之表面粗糙度及表面面積比大約相同。即，於外表面10S創造出與前成骨細胞定著(接著)於骨基板表面並繁殖而進行骨形成時相同之狀態。藉此，可謀求固定物10與齒槽骨2之骨整合之促進。
成骨細胞之定著、增殖
圖4是以SEM拍攝有定著於細微溝M之前成骨細胞C之照片。
圖4是於形成在固定物10之外表面10S之細微溝M播種 前成骨細胞C並以SEM拍攝數日後之樣態的照片。
為了促進齒槽骨2與固定物10之骨整合，使固定物10之外表面10S具有促進骨形成之功能為有效。
骨形成(鈣化)是於從前成骨細胞分化為成骨細胞之際進行。因此，賦與外表面10S適合前成骨細胞之增殖之特性為有效。又，前成骨細胞之增殖之前提是賦與外表面10S適合前成骨細胞之增殖之特性為有效。
當將前成骨細胞播種於平坦之面時，前成骨細胞沿著平坦之面蔓延。因此，前成骨細胞對平坦之面之定著(接著)緩慢。
相對於此，由於固定物10於外表面10S形成有細微溝M，故播種於外表面10S之前成骨細胞不致沿著面蔓延而保持於細微溝M之內側。
如圖4所示，前成骨細胞C不致沿著固定物10之外表面10S蔓延，而定著於細微溝M之內側。因此，前成骨細胞C易定著(接著)於外表面10S。
又，外表面10S粗化為三維粗糙度Sa為2μm左右或三維粗糙度Sa為350%左右。藉將外表面10S粗化，可對前成骨細胞C造成刺激，而促進分化為成骨細胞。因而，前成骨細胞C易在外表面10S增殖。
本發明之技術範圍不限於上述實施形態。在不脫離本發明之旨趣之範圍中，包含於上述實施形態添加各種變更之形態。在實施形態所舉出之具體材料及層結構等僅為一例，可適宜變更。
在上述實施形態中，細微溝M之形成方法可使用Nd：YAG雷射或YVO4雷射之雷射光，但不限於此。舉例言之，亦可使用其他固體雷射之雷射光或高諧波之雷射光。
在上述實施形態中，外表面10S粗化之方法使用了以酸進行之蝕刻，但不限於此。
亦可僅於固定物10之外表面10S照射雷射光，形成細微溝M。此時，外表面10S之三維粗糙度Sa為1μm左右，或者，表面面積比Sdr為50%左右。
亦可為對外表面10S進行噴砂處理之方法。此時，外表面10S之三維粗糙度Sa為5μm左右，或者，表面面積比Sdr為500%左右。
在上述實施形態中，就插入齒槽骨之穿孔並固定之牙科植入物(固定物)作了說明，本發明之植入物(固定物)不限於此。
本發明之植入物(固定物)亦可為埋設於其他部份之骨頭而固定為接觸狀態之植入物(固定物)。舉例言之，為填補因骨折或良性腫瘤之切除等而產生之骨頭之缺損的部份或因腰椎手術去除之軟骨等，亦可將本發明之植入物(固定物)應用作為人工骨頭或骨填補材料。又，亦可對人工關節之構件、用於骨折部位之固定之骨接合材料、脊椎之固定器具等，採用本發明之植入物(固定物)。
在上述實施形態中，使用了雷射光，形成細微溝M，但不限於此。亦可以切削加工形成細微溝M。特別是， 牙科植入物以外之植入物(固定物)亦可以切削加工形成細微溝。
本發明之植入物不限於具有固定物及支柱之情形，亦可僅為固定於骨頭之固定物(不具有支柱)。
10‧‧‧固定物
10S‧‧‧外表面
C‧‧‧前成骨細胞
M‧‧‧細微溝(溝)

Claims (7)

  1. 一種固定物，以鈦或鈦合金形成並植入骨頭中以進行骨整合，其外表面具有寬度10μm以上、100μm以下且深度1μm以上、30μm以下之溝；前述外表面之三維粗糙度Sa形成為1μm以上、5μm以下。
  2. 一種固定物，以鈦或鈦合金形成並植入骨頭中以進行骨整合，其外表面具有寬度10μm以上、100μm以下且深度1μm以上、30μm以下之溝；前述外表面之表面面積比Sdr形成為50%以上、500%以下。
  3. 一種植入物，包含有：如請求項1或請求項2記載之固定物；及支柱，嵌合於前述固定物之中心孔。
  4. 一種植入物之製造方法，該植入物是以鈦或鈦合金形成並植入骨頭中以進行骨整合，該植入物之製造方法具有：溝形成製程，對前述植入物之外表面一面照射雷射光，一面掃瞄，而形成寬度10μm以上、100μm以下且深度1μm以上、30μm以下之溝；及粗化製程，將前述外表面以酸蝕刻而粗化為三維粗 糙度Sa為1μm以上、5μm以下。
  5. 一種植入物之製造方法，該植入物是以鈦或鈦合金形成並植入骨頭中以與骨頭結合，該植入物之製造方法具有：溝形成製程，對前述植入物之外表面一面照射雷射光，一面掃瞄，而形成寬度10μm以上、100μm以下且深度1μm以上、30μm以下之溝；及粗化製程，將前述外表面以酸蝕刻而粗化為表面面積比Sdr為50%以上、500%以下。
  6. 如請求項4或請求項5之植入物之製造方法，其中前述雷射光為固體雷射之基本波。
  7. 如請求項4至請求項6項中任一項之植入物之製造方法，其中前述酸為鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸及該等之混合酸任一者。
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