TW201121510A - Human implant and production method thereof. - Google Patents

Description

201121510 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種人體植入物及其製造方法，詳言之， 係關於一種人工牙根植體及其製造方法。 【先前技術】 人體植入物包括人工牙根植體、骨釘等物植入人體内， 以人工牙根植體為例說明。人工牙根約分為植體 (Fixture)、支台（Abutment)、及假牙冠（Prosthetic cr〇wn)三 部分，在植入植體部分後，經測試確認骨穩固狀態已足以 負載日常生活所需之應力’即可接上支台與假牙冠，恢復 牙齒應有之功能並兼顧美觀性。 一般而言，鈦金屬植體表面處理技術可利用電漿熔射 (Plasma spray)、高溫燒結多孔塗層（P〇r〇us coating)、機械 加工或0Μ"砂酸钱處理（Sandblasting etching)能夠產生微米 級的粗糙表面。 電漿熔射HA表面處理的植體’在長期研究顯示，有表 面剝落及被骨吸收而導致失敗率過高之現象，在市場上逐 漸受質疑。電漿熔射純鈦塗層’此法缺點為無法確定電激 熔射過程中鈦粉會完全熔融，未熔融顆粒將可能剝落而停 留在鄰近淋巴結的疑慮，造成嚴重異物反應。 南溫燒結多孔塗層’此法是將純鈦小球與黏結劑現合後 製成類似膠狀液體直接黏附在欽合金基材上，在高真介傲 向溫（12 5 0 C至13 0 0 C )長時間（1〜3小時）下進行燒結，此多 孔塗層將可提供骨内長（bone ingrowth)固定方式。但是在 144991.doc 201121510 進行真空高溫燒結時，造成鈦合金之延性（dUetility)、物 性（t〇ughness)、抗疲勞強度的嚴重降低；此多孔結構除提 供骨組織生長外’·細菌也可能在孔洞内生長引起感染，同 時此人工牙根如手術失敗不易進行二次手術。

嗔砂及酸㈣理’藉由同時提供㈣級與次㈣級粗繞 表面’提供骨細胞貼附與生長’在骨整合階段增加與骨接 觸面積。“前市面植體主要表面處理方法，其優點在製 程成本低，缺點在以酸財式製備次微米級㈣表面時， 酸韻殘液如何在次微米級粗i结構中，完整且確效的去 除，也面臨廢液處理環保議題。 以傳統喷砂及㈣處理之㈣牙材表面，無法成親水狀 態，需浸置於低能量化學液體中，才能呈現植牙體之親水 用上具相當 性。此方式在植牙體儲存’及醫師診療過程使 不便性。 參考美國專利公開第20060161256號，其揭示一種且有 • &感染及具生物相容性欽覆層植體及其製作方法，其所採 用之製程，乃採用有機金屬二氧化鈦前驅物，若要獲致與 基材間高附著力，須加溫至.500ta上如此會導致 人工牙根鈦合金基材機械性質之降低。 ，國專利第咖055號，其揭示一種人工牙根之改 良結構，其頸部具有極細雙螺紋，能增加與骨頭的接觸面 積执具有緊密穩固之功效，且於上端頸部係利用高拋光面 的^十，除具有極佳之抗菌功效，可避免增加感染的機會 成月吸收。然而，其僅揭示採用高抛光面的設計，並 [s] 14499 丨.doc 201121510 未有抗菌成分之導入。 因此，有必要提供一種創新且具進步性的人體植入物及 其製造方法，以解決上述問題。 【發明内容】 本發明提供一種人體植入物，包括：一底材、一第一層 金屬膜及一第二層氧化鈦鍍膜。該底材具有一表面。該第 一層金屬膜形成於該表面。該第二層氧化鈦鑛膜形成於該 第一層金屬膜上’部分第二層氧化鈦鍍膜具有奈米銀微粒 或奈米銅微粒。 本發明另^供一種人體植入物之製造方法’包括以下步 驟：（a)表面處理該人體植入物之一底材之一表面；（b)形 成一第一層金屬膜於該表面；及（c)形成一第二層氧化鈦鍍 膜於該第一層金屬膜上，部分第二層氧化鈦鍍膜具有奈米 銀微粒或奈米銅微粒。 本發明之人體植入物及其製造方法，該第二層氧化鈦鍍 膜具有高骨整合性，利於該人體植入物與細胞貼附，且該 第二層氧化鈦鍍膜經UV光照射，可產生親水性，有助於 該人體植入物植於骨頭時，組織液及骨母細胞非常容易進 入人體植入物之該第二層氧化鈦鍍膜表面之微米及奈米結 構上，有助於植入初期細胞之貼附功能。另外，奈米銀微 粒或奈米銅微粒具有極佳之抗菌功效，可避免人體植入物 植入初期因外來細菌造成感染的機會，因發炎而造成骨吸 收，甚至造成植入之失敗。本發明之人體植入物及其製造 方法可提高植入成功率。 [S] I4499l.doc 201121510 【實施方式】 參考圖1，其顯示本發明實施例人工牙根植體之立體示 意圖。參考圖2，其顯示本發明實施例人工牙根植體之螺 牙部分之各層結構示意圖。參考圖3，其顯示本發明實施 例人工牙根植體之上端頸部分之各層結構示意圖。以下利 用圖1至3說明本發明人體植入物及其製造方法。在本發明 實施例中，以人工牙根植體說明本發明之人體植入物，本 發明之人體植入物不限於人工牙根植體。 配合參考圖1及圖2，在本實施例中，本發明人工牙根植 體10包括一螺牙部分11及一上端頸部分丨2。該螺牙部分11 包括：一底材111、一第一層金屬膜112及一第二層氧化鈦 鍍膜113。該底材in具有一表面。該第一層金屬膜112形 成於該表面。該第二層氧化鈦鍍膜1丨3形成於該第一層金 屬膜112上。 。亥螺牙部分1 1之該底材1 1 1係為一金屬底材，該金屬底 材之粗度範圍為Ra 1_3 μηι。在本實施例中，係以噴砂或微 米尺寸粗化加工’表面處理該螺牙部分丨丨之金屬底材u j 之該表面。較佳地，該金屬底材之粗度範圍為Ra 15_2.5 μιη ° 在本實施例中，以真空蒸鍍或濺鍍方法，形成該第一層 金屬膜112於該螺牙部分丨丨之該金屬底材ηι之表面，該第 一層金屬膜112為鉻、鈦、鈒、錕、或酷金屬。因該第一 層金屬膜112與該金屬底材U1之親和力較強，可作為該金 屬底材111與該第二層氧化鈦鍍膜u 3之接合層，以加強第 144991.doc 201121510 二層氧化鈦鍍膜113之附著力。 在本實施例中，以真空蒸鍍或濺鍍方法，形成該第二層 氧化鈦鍍膜113於該螺牙部分u之該第一層金屬膜112上。 忒第一層氧化鈦鍍膜】丨3具有奈米結構，且係採用真空製 程藉由原子沉積過程中，利用能量控制所產生，故無殘留 化學物質之疑慮。且本發明之該第二層氧化鈦鍍膜丨13並 非利用習知濕式製程所採用酸蝕及鹼蝕方法，該習知濕式 製私在產生奈米孔洞之同時，所使用之化學酸、鹼物質， 很難保證能完整去除。 該第二層氧化鈦鍍膜丨13具有高骨整合性。較佳地該 第一層氧化鈦鍍膜113具有銳鈦礦-氧化鈦（Anatase_Ti〇2 (101))或金紅石-氧化鈦（RutUeTi〇2(11〇))相結構，該第二 層氧化鈦鍍膜113再經UV光（或太陽光）照射後，可產生親 水性，其水滴接觸角會低於5度。該親水性有助於該人工 牙根植體植於齒槽骨時’組織液及骨母細胞非常容易進入 人工牙根植體10之該第二層氧化鈦鍍膜U3表面之微米及 奈米結構上，有助於植入初期細胞之貼附功能。 由於該親水性係採用物理反應原理，非採用化學反應或 塗藥方式’該第二層氧化鈦鍍膜U3本身具高強度機械性 質’因此在植入齒槽骨過程中，不會因如化學塗藥方式其 附著植體強度不足，造成塗層剝離之問題。 配合參考圖1及圖3 ’本發明人工牙根植體1〇之上端頸部 分12包括：一底材121、一第一層金屬膜122及一第二層氧 化鈦鍍膜123。該底材121具有一表面。該第一層金屬膜 144991.doc 201121510 122形成於該表面。該第二層氧化鈦鍍膜ι23形成於該第一 層金屬膜122上。 在本實施例中，係以拋光加工，表面處理該上端頸部分 12之金屬底材121之該表面，使該金屬底材ι21之粗度範圍 為Ra 0.05-0.5 μχη。較佳地，該金屬底材之粗度範圍為Ra 0.05-0.2 μπι。 在本實施例中，以真空蒸鍍或濺鍍方法，形成該第—層 金屬膜122於該上端頸部分12之該金屬底材121之表面，該 第一層金屬膜122為鉻、鈦、釩、鈮、或锆金屬。因該第 一層金屬膜122與該金屬底材m之親和力較強，可作為該 金屬底材121與該第二層氧化鈦鍍膜123之接合層，以加強 第二層氧化鈦鍍膜123之附著力。 在本實施例中’以共蒸鍍、共濺鍍或離子植入方法，將 奈米銀微粒或奈米銅微粒125均勻摻雜於該第二層氧化鈦 鑛膜123内’形成該第二層氧化鈦鍍膜123於該上端頸部分 12之該第一層金屬膜122上。該上端頸部分之第二層氧化 鈦鍍膜之厚度為50-1000 nm。 a亥上頸部分12之第一層氧化欽錄膜123包括奈米銀微 粒或奈米銅微粒12 5，奈米銀微粒或奈米銅微粒12 5之大小 範圍為1-100 nm。較佳地’該上端頸部分12之奈米銀微粒 或奈米銅微粒125之大小範圍為1-50 nm。最佳地，該上端 頸部分12之奈米銀微粒或奈米銅微粒125之大小範圍為卜 20 nm 〇 該上端頸部分12之奈米銀微粒或奈米銅微粒125與第二 144991.doc 201121510 層氧化鈦鍍膜123之體積比範圍為〇〗·1〇%。較佳地，該上 端頸部分12之奈米銀微粒或奈米銅微粒ι25與第二層氧化 鈦鍍膜123之體積比範圍為〇_2_8%。最佳地，該上端頸部 分12之奈米銀微粒或奈米鋼微粒125與第二層氧化鈦鍍膜 123之體積比範圍為0.3-3%。 於人工牙根植體ίο之上端頸部分12，因該上端頸部位12 係與軟組織牙齦接觸，其表面具有第二層氧化鈦鍍膜 123，且具有奈米銀微粒或奈米銅微粒丨25，係為一層具高 生物相谷性及抗菌性之鍍層，該鍍層即使在不具uv光照 射下，亦有極佳之抗菌功效，可避免人工牙根植體植入初 期因外來細菌造成感染的機會，因發炎而造成骨吸收，甚 至造成植牙之失敗。 因此，本發明人體植入物及其製造方法，可應用在醫療 用人工牙根植體及其他人體或動物骨植入物，可有效提昇 植入成功率。 惟上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非限 制本心明。因此，習於此技術之人士對上述實施例進行修 改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後 述之申请專利範圍所列。 【圖式簡單說明】 圖1顯示本發明實施例人工牙根植體之立體示意圖； 圖2顯示本發明實施例人工牙根植體之螺牙部分之各層 結構示意圖；及 圖3顯示本發明實施例人工牙根植體之上端頸部分之各 144991.doc 201121510 層結構示意圖。 【主要元件符號說明】 ίο 本發明人工牙根植體 11 螺牙部分 12 上端頸部分 111 螺牙部分之底材 112 螺牙部分之第一層金屬膜 113 螺牙部分之第二層氧化鈦鍍膜 121 上端頸部分之底材 122 上端頸部分之第一層金屬膜 123 上端頸部分之第二層氧化鈦鍍膜 125 奈米銀微粒或奈米銅微粒

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Claims (1)

1. 201121510 七、申請專利範圍： 1. 一種人體植入物，包括： 一底材，具有一表面； 一第一層金屬膜，形成於該表面；及 一第二層氧化鈦鍍膜，形成於該第一層金屬膜上，部 分第二層氧化鈦鍍膜具有奈米銀微粒或奈米銅微粒。 2_如請求項1之人體植入物，其中該底材為一金屬底材。

   3.如請求項1之人體植入物，其中該第一層金屬臈為鉻、 鈦、釩 '鈮、或鍅金屬。 4_如請求項1之人體植入物，其中部分該第二層氧化鈦鍍 膜具有銳鈦礦-氧化鈦（Anatase-Ti〇2 (101))或金紅石-氧 化鈦（Rutile- Ti〇2 (丨丨0))相結構，該第二層氧化鈦鍍膜經 UV光照射，以產生親水性。 5·如請求項丨之人體植入物，其中該人體植入物係為一人 工牙根植體，包括-螺牙部分及—上端頸部分。 6‘如請求項5之人體植人物，其中該螺牙部分之該底材係 為一金屬底材，該金屬底材之粗度範圍為Rai_^m。 7.如請求項6之人體植入物，其中該金屬底材之粗度範圍 為 Ra 1·5_2.5 μηι。 8. 如請求項5之人體植入物，其ψ μ 中4上端頸部分之該底材 係為一金屬底材，該金屬底材 何之粗度範圍為Ra 〇.〇5_〇 μιη ° J 9.如請求項8之人體植入物 為低於 Ra 0.05-0.2 μηι ° 其中該金屬底材之粗度範圍 I44991.doc [s] 201121510 10. 如請求項5之人體植入物，其中該上端頸部分之第二詹 氧化鈦鍍膜之厚度為50-1000 nm。 11. 如請求項5之人體植入物，其^該上端頸部分之第二層 氧化欽鑛膜包括奈米銀微粒或奈米銅微粒。 12. 如請求項11之人體植入物’其中該上端頸部分之奈米銀 微粒或奈米銅微粒之大小範圍為1 _ 1 〇〇 nm。 13. 如請求項12之人體植入物，其中該上端頸部分之奈米銀 微粒或奈米銅微粒之大小範圍為i — 50 nm。 14. 如請求項13之人體植入物’其中該上端頸部分之奈米銀 微粒或奈米銅微粒之大小範圍為1_2〇 nm。 15. 如請求項11之人體植入物’其中該上端頸部分之奈米銀 微粒或奈米銅微粒與第二層氧化鈦鍍膜之體積比範圍為 0.1-10%。 16. 如請求項15之人體植入物，其中該上端頸部分之奈米銀 微粒或奈米銅微粒與第二層氧化鈦鍍膜之體積比範圍為 0.2-8%。 17. 如請求項16之人體植入物’其中該上端頸部分之奈米銀 微粒或奈米銅微粒與第二層氧化鈦鍍膜之體積比範圍為 0.3-3%。 18. —種人體植入物之製造方法，包括以下步驟： (a) 表面處理該人體植入物之一底材之一表面； (b) 形成一第一層金屬膜於該表面；及 (c) 形成一第二層氧化鈦鍍膜於該第一層金屬膜上，部 分第二層氧化欽鍍膜具有奈米銀微粒或奈米鋼微 14499 丨.doc 201121510 粒。 19.如請求項18之製造方法， 再中s玄人體植入物係為一人工 牙根植體，包括一螺牙部分 刀及一上端頸部分，該螺牙部 分及該上端頸部分之底材係為一金屬底材。 2〇.如請求項19之製造方法’其中在步驟⑷中，係以喷砂或 微米尺寸粗化加工，表面處理該螺牙部分之金屬底材之 該表面，使該金屬底材之粗度範圍為Ral_3^。

   21•如請求項19之製造方法，其中在步驟⑷中，係以抛光加 工，表面處理該上端頸部分之金屬底材之該表面使該 金屬底材之粗度範圍為Ra 0.054.5 μηι。 22.如請求項19之製造方法，其中在步驟（1?)中，係以真空蒸 鍍或濺鍍方法，形成該第一層金屬膜於該螺牙部分及該 上端頸部分之該金屬底材之表面，該第一層金屬膜為 絡、鈦、訊、銳、或錯金屬。 23.如請求項19之製造方法，其中在步驟（〇中，係以直* /、 *Ή·\ 鑛或濺鍍方法，形成該第二層氧化鈦鍍膜於該螺牙部分 之該第一層金屬膜上。 24. 如請求項23之製造方法，其中在步驟（c)中，該第二層氧 化鈦鍍膜具有銳鈦礦-氧化鈦（Anatase-Ti〇2 (1〇1》戈金红 石-氧化鈦（Rutile- Ti02 (110))相結構。 25. 如請求項24之製造方法，其中在步驟（c)後，另包括_、 uv光照射該第二層氧化鈦鍍膜之步驟，使該第二層氣化 鈦鍍膜產生親水性。 26. 如請求項18或19之製造方法，其中在步驟（c)中，係以共 144991.doc 201121510 热鍍'共濺鍍或離子植入方法，將奈 微粒摻雜於該第二層氧㈣料内。、銀麵或奈米銅 27·如請求項26之製造方法 私卜 '丁仕艾鄉（e)中，形成該第二 曰，化_膜於該上端頸部分之該第―層金屬膜上該 上知頭°卩分之第二層氧化鈦鑛膜包括奈米銀微粒或奈米 銅微粒’該上端頸部分之奈米銀微粒或奈米銅微粒之大 小範圍為1-100 nm。

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