鈦合金在口腔中的應(yīng)用

鈦合金在口腔中的應(yīng)用摘要】鈦合金質(zhì)量輕、密度低，具有抗電化學(xué)腐蝕、良好的生物相容性、低彈性模量和高強(qiáng)度等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。在生物醫(yī)用金屬材料中，鈦及其合金憑借優(yōu)良的綜合性能，成為人工關(guān)節(jié)、骨創(chuàng)傷產(chǎn)品、脊柱矯形內(nèi)固定系統(tǒng)、牙種植體、牙托、牙矯形絲等醫(yī)用內(nèi)植物產(chǎn)品的首選材料。【關(guān)鍵詞】鈦合金種植體生物相容性口腔生物材料臨床應(yīng)用【中圖分類號(hào)】R783.1【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】2095-1752（2013）25-0132-02鈦是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鈦及鈦合金具有密度小、比強(qiáng)度高、抗腐蝕性能好、耐熱性高、蠕變性能好等優(yōu)良的綜合性能，被譽(yù)為繼鋼鐵、鋁材之后處于發(fā)展中的"第三金屬〃和"戰(zhàn)略金屬〃。在生物醫(yī)用金屬材料中，鈦及其合金憑借優(yōu)良的綜合性能，成為人工關(guān)節(jié)、骨創(chuàng)傷產(chǎn)品、脊柱矯形內(nèi)固定系統(tǒng)、牙種植體、牙托、牙矯形絲等醫(yī)用內(nèi)植物產(chǎn)品的首選材料。醫(yī)用鈦及其合金的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代:第一個(gè)時(shí)代是a型，以純鈦和Ti-6Al-4V為代表;第二個(gè)時(shí)代是a+8型，以Ti-5Al-2.5Fe和Ti-6Al-7Nb為代表;第三個(gè)時(shí)代是生物相容性更好、彈性模量更低的8型鈦合金時(shí)代。鈦及其合金作為生物材料具備典型優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也存在一些的弊端，如：第一代純鈦的強(qiáng)度較低，耐磨性較差；第二代Ti-6Al-7Nb存在與周圍組織結(jié)合不佳以及合金中的Al元素有潛在毒性的缺點(diǎn)。目前鈦合金在口腔中的應(yīng)用主要分為以下方面：種植體材料鈦及鈦合金因具有良好的機(jī)械力學(xué)性能和生物相容性被廣泛用作牙科種植體。種植體頸部由表面光滑的鈦及鈦合金制成，以利于纖維組織包繞，形成良好的上皮袖口區(qū)，防止菌斑積聚。種植體體部的多孔結(jié)構(gòu)，增大了種植體的表面積，為骨組織的附著生長(zhǎng)提供了條件，利于種植體的固位。實(shí)驗(yàn)制備的ZnHA/TiO2生物涂層的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明［1］，成骨細(xì)胞與ZnHA/TiO2涂層有較好的附著，細(xì)胞在材料表面的增殖能力增強(qiáng)，較好的細(xì)胞附著在一定程度上抑制了細(xì)菌在種植體表面的附著。近年來(lái)，種植體表面處理技術(shù)發(fā)展迅速，處理方法包括X射線噴射、機(jī)械研磨、等離子濺射、噴砂或酸蝕等。鈦表面高溫離子氮化處理，使純鈦及鈦合金硬度分別提高七倍和兩倍，氮化后鈦材的年腐蝕率僅為非氮化的三分之一，并對(duì)周圍組織無(wú)毒性。生物組織對(duì)表面滲氮處理鈦材反應(yīng)輕微且無(wú)毒性。鈦及鈦合金表面形成的氧化膜能被口腔中最為普遍應(yīng)用的齲齒預(yù)防劑、預(yù)防性拋光和氟化物破壞引起鈦腐蝕。這種腐蝕產(chǎn)物可引起組織細(xì)胞的變性壞死、非特異性炎癥、過(guò)敏反應(yīng)甚至導(dǎo)致腫瘤的形成。合金材料發(fā)生腐蝕后，影響修復(fù)體的顏色和強(qiáng)度，引起細(xì)胞毒性、過(guò)敏等不良生物反應(yīng)。義齒支架近十年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鈦及鈦合金作為口腔新型修復(fù)材料具有更廣闊的前景。目前制作義齒支架使用的金屬主要有Au、Ni-Cr、Co-Cr、不銹鋼等合金，金合金生物相容性好，但價(jià)格昂貴，顏色不理想，其他合金含有Ni、Co、Cr等有害元素。鈦?zhàn)鳛橐环N新型口腔修復(fù)材料，與人體骨骼上皮組織、結(jié)締組織都具有良好的親和性，力學(xué)性能也可與其它各型牙用合金媲美，且密度小，義齒體感舒適。Ti-6Al-4V合金具有超塑性，便于制作義齒基托。研究表明用純鈦制作上頜腭托，具備較好的對(duì)抗折性能和生物相容性。鈦在義齒修復(fù)術(shù)中逐漸成為一種越來(lái)越受重視的材料，成為用于可摘和固定義齒合金的一種經(jīng)濟(jì)和生物相容性好的替代品的趨勢(shì)。固定材料3.1頜骨骨折固定頜骨骨折若采用頜間結(jié)扎、不銹鋼絲或不銹鋼板內(nèi)固定、牙弓夾板彈力牽引復(fù)位等傳統(tǒng)方法治療，雖能恢復(fù)咬合關(guān)系，但存在創(chuàng)傷大、不易操作、手術(shù)時(shí)間長(zhǎng)、術(shù)后疤痕、影響美觀等許多缺點(diǎn)。而鈦板與骨組織能形成穩(wěn)定的生物相容性，對(duì)人體無(wú)害、不致炎、不致敏、不造成堅(jiān)硬鋼板所致的應(yīng)力屏障作用，有利于骨折的愈合，可永久保留體內(nèi)。采用鈦板內(nèi)固定可提供骨斷端三維方向的穩(wěn)定性，保持局部血供，能有效達(dá)到解剖學(xué)復(fù)位，且可治療各型骨折，術(shù)后不需或僅需較短時(shí)間的頜間固定，患者術(shù)后早期即可開(kāi)始口腔功能訓(xùn)練，減少顳下頜關(guān)節(jié)病的發(fā)生，能使患者保持良好的口腔衛(wèi)生，促進(jìn)骨愈合，有利于面部各部位的功能協(xié)調(diào)。3.2根管內(nèi)固定牙周病導(dǎo)致前牙松動(dòng)、移位，影響患者咀嚼、發(fā)音及美容，以往對(duì)這類患牙采用拔除后義齒修復(fù)或用不銹鋼結(jié)扎絲固定，不易保持口腔清潔，影響美觀，患者難以接受。彭式溫等采用鈦釘行至牙髓腔骨內(nèi)固定松動(dòng)前牙獲得較好效果，有效率達(dá)80.80%。該法能有效減少牙齒松動(dòng)度，達(dá)到永久固定的目的。正畸方法矯正移位的前牙，在牙齒復(fù)位后較易復(fù)發(fā)，需戴保持器維持治療效果，并且還受到骨吸收量、牙齒松動(dòng)度、牙列缺損等因素的影響。鈦合金釘植入體內(nèi)后，在種植體周圍有新生血管，并具有誘導(dǎo)新骨形成的作用?？敬晒趶?0世紀(jì)70年代烤瓷修復(fù)技術(shù)在中國(guó)普及以來(lái)，非貴金屬鎳-銘合金烤瓷修復(fù)一直占據(jù)絕對(duì)比例，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，鈦合金和貴金屬烤瓷修復(fù)開(kāi)始越來(lái)越多的應(yīng)用于臨床［2］。鈦?zhàn)鳛榭敬晒诘幕缀辖?，可以避免其他合金基底冠帶?lái)的過(guò)敏和不良反應(yīng)。鈦屬于順磁性物質(zhì)，在很強(qiáng)的磁場(chǎng)中也不會(huì)被磁化，進(jìn)行核磁共振檢查時(shí)，鈦瓷修復(fù)體也不會(huì)對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾。鈦合金烤瓷冠修復(fù)后基牙牙齦指數(shù)和齦緣染色情況觀察，認(rèn)為鈦合金為現(xiàn)階段非貴金屬烤瓷修復(fù)的最好選擇。黃河長(zhǎng)等［3］研究報(bào)道，鈦合金烤瓷冠牙齦的出血指數(shù)低于鎳銘合金烤瓷冠，有利于維護(hù)牙齦健康。鈦合金的表面在常溫下即可形成完整的氧化膜，有效防止腐蝕。鈦合金析出的鈦離子，量很微小，不會(huì)對(duì)周圍產(chǎn)生毒性作用［4］，幾乎不產(chǎn)生齦緣著色。TiNi形狀記憶合金TiNi形狀記憶合金具有超彈性，用它制作的卡環(huán)經(jīng)久耐用。過(guò)去支架通常以316L不銹鋼制成，但這種支架的縱向柔韌性不令人滿意，而TiNi合金支架具有偏置式力學(xué)效應(yīng)和形狀記憶效應(yīng)，制成的血管支架，不僅與316L不銹鋼有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，而且具有良好的冷加工成形性、更適合人體要求的縱向柔順性。1972年Andreasen等將TiNi絲應(yīng)用于口腔醫(yī)學(xué)矯正臨床，具有超彈性和柔韌性好的特點(diǎn)。TiNi絲具有寬的彈性范圍和去除負(fù)荷后持有恒定應(yīng)力的特性，不需經(jīng)常調(diào)整，能更有效地進(jìn)行牙齒矯正，國(guó)內(nèi)外都在廣泛應(yīng)用。這種超彈性TiNi絲，不僅矯正力柔和、作型穩(wěn)定、口感好、痛感小、方法簡(jiǎn)單、效果顯著的優(yōu)點(diǎn)。自1978年以來(lái)，我國(guó)對(duì)TiNi形狀記憶合金及其制品進(jìn)行了耐蝕性、生物試驗(yàn)，結(jié)果表明TiNi合金具有較好的耐腐蝕性和生物相容性。我國(guó)已有TiNi合金制作的人工關(guān)節(jié)、正畸絲、根管挫等廣泛應(yīng)用于臨床。同時(shí)，TiNi形狀記憶合金在骨科臨床應(yīng)用最為廣泛，應(yīng)用的產(chǎn)品有加壓騎縫釘、內(nèi)固定器、髓內(nèi)釘?shù)?。TiNi形狀記憶合金的研究主要體現(xiàn)在以下幾方面:冷變形、熱機(jī)械處理和時(shí)效處理對(duì)富Ni富Ti的TiNi合金相變和物理性能的影響;添加合金元素對(duì)TiNi合金相變和物理性能的影響;表面處理提高TiNi合金的耐蝕性和生物相容性。在TiNi系合金中,一些合金元素如Au、Pd、Pt和Zr、Hf等作為替換元素,取代了Ni元素，從而進(jìn)一步提高了該合金的應(yīng)用溫度范圍，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域。展望目前鈦合金的研究開(kāi)發(fā)方向是降低合金彈性模量、提高合金對(duì)人體的安全性、開(kāi)發(fā)綜合性能更優(yōu)異的新型鈦合金，以及對(duì)鈦合金進(jìn)行表面改性，提高耐磨性和耐腐蝕性能。隨著材料及其加工技術(shù)的發(fā)展，鈦合金在將來(lái)的一段時(shí)間里必將是最引人注目的金屬植入物之一，經(jīng)過(guò)十多年的努力,目前已能成功地通過(guò)精密鑄造、超塑性成形、放電加工來(lái)制作牙科鈦修復(fù)體，并能對(duì)其進(jìn)行有效的磨光。鈦修復(fù)體表面烤瓷、烤塑、以及CAD/CAM加工牙科鈦修復(fù)體的研究也在積極進(jìn)行中，牙科專用鈦合金的開(kāi)發(fā)研究也取得了不少成果。由于我國(guó)鈦資源最為豐富，因此，應(yīng)用前景更為廣闊。為了確保生物醫(yī)學(xué)材料的可靠性，材料開(kāi)發(fā)研究單位、人體植入物制造單位及醫(yī)療單位應(yīng)加強(qiáng)合作，建立三位一體的質(zhì)量管理系統(tǒng),加快我國(guó)生物醫(yī)學(xué)材料的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，使生物醫(yī)學(xué)鈦合金制品在我國(guó)得到迅速推廣和應(yīng)用，造福于人民。參考文獻(xiàn)張靜瑩，齊民，楊大頤，艾紅軍.ZnHA/TiO2復(fù)合涂層的制備及生物相容性.2011,47:429-434.SiadatH,AlikhasiM,MirfazaelianA,etal.Scanningelec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