CN102525673A - 一种牙植体表面处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭露一种牙植体表面处理的方法,利用钛或钛合金人工牙植体,经喷砂-酸蚀及涂覆具有生物兼容性的氢氧基磷酸钙的局部处理后,使人工牙植体表面具有特定的多孔状结构,亦具有可局部孔洞状氢氧基磷酸钙涂层批覆,故可以加速类成骨细胞及骨整合的速度,进而缩短人工植牙的治疗时程。
Description
技术领域
本发明为一种表面处理的方法,特别是一种牙植体表面改质处理的方法。
背景技术
目前牙科治疗领域对于牙齿缺损的治疗,除了以传统的「固定赝复」及以「活动假牙」进行治疗外,「牙植体(Dental Implant)」已逐渐普及成为牙科治疗的主流选项之一。
回顾过去,于公元1969年,Branemark发表了有关钛合金人工牙根的研究结果,开启了「牙植体」的新纪年。而于1972年,Predecki等人实验观察到,一个不规则的「牙植体」表面,可促使骨骼生长较快并具有好的机械嵌合接着力。于1976年,Schroeder等人首度在组织切片观察到骨头和植体直接接触的情形;且于1992年,Bower等人亦进行了组织学的研究,证实了这些骨头和植体直接接触下的结果,故有些学者称此种现象为「骨整合(Osseointegration)」。
牙植体的成功与否,受到许多因素影响,诸如:骨质、骨量、植体几何形状与表面性质...等等。然而姑且不论手术条件及技术因素,在植体骨愈合过程中,「牙植体」在骨槽中的骨整合及承受咀嚼力负荷下的稳固度相当重要。而其中钛合金「牙植体」具有骨整合的生物兼容性,而植体表面的纹理(Texture)、洁净、电化学等特性,更关系着牙床早期骨整合与稳定程度的良莠。有不少研究关于「牙植体」表面结构与处理的方法,期待进一步提升植牙早期骨愈合和稳固性。然而牙植体植入后,如何快速有效形成骨整合的最佳表面孔径及粗糙度,以获致较佳的初期与愈后长期稳固度,至今仍尚未获致明确结论,追求「牙植体」各种表面改质方式与制程参数,更是近年来仍致力研究的主题。
许多文献登载了「牙植体」表面特性对于不同细胞行为的影响。例如对于植体表面不进行处理,即所谓的切削加工面,如Nobel Biocare的Branemark System(该公司另有氧化钛表面处理技术的TiUnite产品)。而依据世界各国厂牌的数据显示,有许多「牙植体」***进行不同的表面处理方式,或因专利限制而必须回避于一般所熟知的表面处理,转而赋予不同名称,如ACE公司的RBM(Resorbable blastmaterial)方法,Anthogyr公司的BCP(Biphasic calcium phosphate)方法,BioHorizons的RBT(Resorbable blast texturing)方法,Spline公司的SBM(Soluble blast medium)方法等,皆都是以氢氧基磷灰石(Hydroxylapatite,HA),或是磷酸钙(Tricalciumphosphate,TCP)作为表面喷砂的加工介质。而一般有关「牙植体」的表面改质,目前则以Straumann公司的SLA技术,以及Nobel Biocare公司的TiUnite表面氧化方法为当前主流的表面处理方式。
大致而言,传统上增加表面积和提供曲折宏观外形与粗化植体表面处理方式,主要可分为两类别:
一种是在植体的表面添加涂层,这些方式包括了:HA电浆喷涂处理,如Steri-oss System,Integral System,Paragon Ssystem...等等方式。而亦利用Titanium电浆喷涂(TPS)处理,如早期Straumann TPS,Steri-oss System...等方式。此外还有利用阳极电化学镀膜涂层的方式,如Nobel Biocare公司的TiUnite方式,日本Kyocera公司的POI System方式。
另一种则是于牙植体表面进行蚀刻处理,可增加表面积并改变微观纹理或粗化,这些表面处理方式包括喷砂处理(Sandblasting),如Ankylos System方法;酸蚀处理(Acid Etching),如Biomet 3i System方法;喷砂后酸蚀(Sandblasted Large-gritAcid-etching SLA),如Stranmann SLA方法;喷砂酸蚀后亲水处理,如StranmannSLActive方法;以可吸收颗粒物质的喷蚀处理(Resorbable(Soluble)Blast Medium,RBM),如Biohorizon System方法,以及Osstem RBM方法等。
而从文献的分析显示出,在不同表面处理的改质(包括切削加工、喷砂、氢氧基磷灰石涂层、电浆喷涂钛、酸蚀、表面氧化、可吸收颗粒物质的喷蚀处理和喷砂后酸蚀SLA)情况下,仅有可吸收颗粒物质的喷蚀处理方法,以及氢氧基磷灰石涂层与喷砂酸蚀方法,对于「牙植体」界面骨整合具有较佳的接合率。
故而为了能产生更佳的人工医疗器材以供医疗所需,需要研发新式「牙植体」的表面处理技术,藉以提高「牙植体」整体的骨整合接合率。
发明内容
本发明的一种牙植体表面处理的方法,首先提供一牙植体,接着对该牙植体进行喷砂处理,继续对该牙植体进行蚀刻处理,包括使用酸或碱对该牙植体进行蚀刻处理。最后以氢氧基磷酸钙涂层进行局部处理该牙植体,使该牙植体表面具有局部孔洞状氢氧基磷酸钙的涂层披覆。
本发明系使用钛或钛合金人工牙植体,经喷砂-酸蚀(Sand-blasted with LargeGrit,Acid Etching)及具有生物兼容性的氢氧基磷酸钙局部处理后,使人工牙植体表面具有特定的多孔状结构外,亦具有可局部孔洞状氢氧基磷酸钙涂层披覆。
本发明可加速类成骨细胞及骨整合的速度,进而缩短人工植牙的治疗时程。
此外,本发明的局部氢氧基磷酸钙涂层披覆,可提高骨整合的效果,亦可解决原一般市售产品氢氧基磷酸钙涂层易有生物性降解而影响牙植体稳固性的问题。
附图说明
图1示本发明的实施方法流程图。
图2A与图2B所示为本发明所形成的结构图。
具体实施方式
本发明的一种牙植体表面处理的方法,实施方式如图1的流程图所示,包括了以下步骤:
首先如图1的步骤101所示,提供一牙植体,而该牙植体以钛或是钛合金的材质所构成。
接着如图1的步骤102所示,对该牙植体进行喷砂处理。通常喷砂(sandblast)又称珠击法(shot peening),系利用硬质砂粒藉由外在的动力,以高速飞出将物质打到欲处理物上,使其表面产生所设定的咬花表面、或是去除污渍氧化物、以及消除伤痕及清洁表面。喷砂的机制分为干式与湿式两种,一般来说湿式较适合粒径约15微米(um)以下的喷砂粒径。喷砂所使用的物质一般有钢珠系、不锈钢系、氧化铝系、亚铅系、铜、铁砂、铝合金、碳化硅素、铁珠、玻璃珠、树脂系、硅砂,其他如陶瓷、碳酸钙、碳酸氢钠、硬植物果实碎片等。因大小粒径有所不同,不同大小喷砂物与所处理的效果不同。一般可以将喷砂处理方法分为离心式方法,虹吸式方法及加压式方法等。
继续如图1的步骤103所示,对该牙植体进行蚀刻处理,包括使用酸或碱对该牙植体进行蚀刻处理,以获得1至3微米的表面粗糙度。而酸处理可去除钛金属材料表面氧化层及污染物,以获得干净与均匀的表面。常用的酸预处理溶液为蒸馏水中溶解10%~30%的硝酸(HNO3)及1%~3%的氟化氢(HF)。其中氟化氢容易与二氧化钛产生反应形成氟化钛及氢气,但钛吸收氢气后钛表面会变脆,故为了防止氢脆发生,以10∶1的硝酸及氟化氢混合,可以减少氢气产生。此外,酸蚀(Acid-Etch)亦可作为喷砂后,大区域表面的粗糙度区域中,更细微粗糙度区域形成的功用,亦可作为成骨细胞依附的表面。对于钛或钛合金有蚀刻能力的强酸或碱如:氢氟酸(HF)、氢氯酸(HCL)、硫酸(H2SO4)、氨水(NH4OH)、磷酸(H3PO4)及硝酸(HNO3)等。而根据美国专利编号第5456723号所示的资料,其所采用的酸液比例为50%氢氟酸∶60%硝酸∶水=4∶2∶76,而室温下蚀刻约1.5分钟;或是酸液比例为30%氢氯酸∶60%硫酸∶水=10∶80∶10,于高温下蚀刻约1分钟,且其中喷砂的粒径尺寸约为100微米至300微米。
最后如图1的步骤104所示,以物理气相沉积法(PVD)形成「氢氧基磷酸钙(Ca10(PO4)6(OH)2,HA)涂层」于该牙植体的外部表面,使该牙植体表面具有局部孔洞状氢氧基磷酸钙的涂层,而其中该氢氧基磷酸钙涂层的厚度约为20奈米至200奈米。而由于该氢氧基磷酸钙的成分极接近人体骨骼成分的磷酸钙盐,故一般常用于替代人体硬组织结构,如髋骨或是牙齿等结构。
图2A所示为所提供的牙植体201示意图,该表面较为平滑完整,且无任何加工的痕迹。
图2B所示为由本发明进行处理后所形成的结构图,牙植体201的表面具有氢氧基磷酸钙涂层202,即于牙植体201表面上产生具有许多局部孔洞状的氢氧基磷酸钙涂层202。
故而本发明使人工牙植体表面可产生特定的多孔状结构,亦具有局部孔洞状氢氧基磷酸钙的涂层批覆,故可加快类成骨细胞与自然骨的接口进行相互接合的速度,具有较易整合的效果,进而缩短人工植牙的治疗时程。此外,于该人工牙植体表面所形成的局部孔洞状氢氧基磷酸钙涂层披覆,亦具有解决原氢氧基磷酸钙涂层所易产生生物性降解,影响牙植体稳固性而造成骨整合效果不佳的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用以限定本发明的权利要求;凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰,均应包含在下述的权利要求内。
Claims (9)
1.一种牙植体表面处理的方法,其特征是:
提供一牙植体;
对该牙植体进行一喷砂处理;
对该牙植体进行一蚀刻处理;以及
以物理气相沉积法形成一氢氧基磷酸钙涂层于该牙植体的表面,使该牙植体表面具有局部孔洞状的该氢氧基磷酸钙的一涂层批覆,藉以完成该牙植体表面处理的方法。
2.如权利要求1所述的牙植体表面处理的方法,其特征在于,该牙植体从钛及钛合金的群组中选出。
3.如权利要求1所述的牙植体表面处理的方法,其特征在于,该喷砂处理从离心式方法,虹吸式方法及加压式方法的群组中选出。
4.如权利要求1所述的牙植体表面处理的方法,其特征在于,该蚀刻处理包含以碱对该牙植体进行蚀刻处理。
5.如权利要求4所述的牙植体表面处理的方法,其特征在于,该碱包含氨水(NH4OH)。
6.如权利要求1所述的牙植体表面处理的方法,其特征在于,该蚀刻处理包含以酸对该牙植体进行蚀刻处理。
7.如权利要求6所述的牙植体表面处理的方法,其特征在于,该酸从氢氟酸(HF)、氢氯酸(HCL)、硫酸(H2SO4)、磷酸(H3PO4)及硝酸(HNO3)的群组中选出。
8.如权利要求1所述的牙植体喷砂处理方法,其特征在于,喷砂的粒径尺寸约为100微米至300微米。
9.如权利要求1所述的牙植体表面处理的方法,其特征在于,该氢氧基磷酸钙涂层约为20奈米至200奈米。
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