表面處理技術(shù)發(fā)展

表面處理技術(shù)發(fā)展第一頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五2第二頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五第三頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五Osseointegrationis

thedirectstructuralandfunctionalconnectionbetweenlivingboneandthesurfaceofaload-bearingimplant,typicallymadeoftitanium,

Or

Dr.PIBranemarkadirectbone-to-implantcontactandlaterondefinedonamorefunctionalbasisasadirectbone-to-implantcontactunderload

第四頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五5第五頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五6

生醫(yī)材料定義用以代替人體部份之組織或功能，而與體液有所接觸或作用之材料，須具有良好的組織或生物相容性。

生醫(yī)材料分類

生物惰性(Bioinert)材料在生物組織內(nèi)保持穩(wěn)定，於短時(shí)間內(nèi)幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的材料

與生物組織間的結(jié)合主要利用物理性的表面粗糙化或多孔化，

使組織細(xì)胞貼附生長(zhǎng)於其表面或孔洞內(nèi)部一般碳素材料、部分陶瓷氧化物等無(wú)機(jī)物及大多數(shù)醫(yī)用金屬和高分子材料皆屬此類

生物活性(Bioactive)材料能夠於材料與組織的接觸面誘導(dǎo)產(chǎn)生特殊生物或化學(xué)反應(yīng)，甚至能增進(jìn)細(xì)胞活性或促進(jìn)組織再生的材料大多數(shù)的生物活性材料皆為自然界或動(dòng)植物的萃取物具有抗菌性及凝血性的幾丁質(zhì)、幾丁聚醣，具有骨傳導(dǎo)性的氫氧磷灰石，動(dòng)物皮萃煉取得的膠原蛋白皆屬此類。第六頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五7鈦適合作為生醫(yī)材料之特點(diǎn)低密度(4.5g/cm2)、低強(qiáng)度抗蝕性骨整合性(Osseointegration)鈦的化學(xué)成分與機(jī)械性質(zhì)第七頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五ThesurfaceTiO2layerisextremelyinerttocorrosion.TheTi-peroxycompoundthatformsonthislayerdeactivatesinflammatorycells,andenhancingthebiocompatibilityofpuretitaniumandtheestablishmentofosseointegration.第八頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五9第九頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五表面處理是指用機(jī)械或化學(xué)方法改變物件表面的物化性質(zhì)以達(dá)到功能性需求，如耐蝕性、抗磨耗性等等。

10第十頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五11第十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五12FromOssteme-book第十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五Machinedsurface-smoothsurfacepromotescellproliferationandfibrousencapsulationRoughenedsurface-increasessurfacearea-improvesmicro-mechanicalinterlock-enhancescelladhesion,osteoblastdifferentiation,anddepositionofcalcifiedsubstance-increaseininflammatorycytokinessecretion第十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五14Macro-sizedtopology:10μm

~

mm

Directlyrelatedtoimplantgeometry

-Threadedscrew,macroporoussurfacetreatment

Riskofincreaseinperi-implantitis&ionicleakage

-

Moderateroughness:1~2μmMicro-sizedtopology:1~10μmMaximizingbone-implantinterlocking

-Greaterbone-to-implantcontact

(BIC)-Higherresistanceoftorqueremoval

Idealsurface:hemisphericalpits1.5μmindepth&4μmindiameterNano-sizedtopology:nm

Adsorptionofproteins&adhesionofosteoblasts

ReproduciblesurfaceroughnessofnmrangeisdifficulttoproducewithchemicaltreatmentsLeGu’ehennec

etal.,Surfacetreatmentsoftitaniumdentalimplantsforrapidosseointegration,dentalmaterials,2007

第十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五15LeGu’ehennec

etal.,Surfacetreatmentsoftitaniumdentalimplantsforrapidosseointegration,dentalmaterials,2007

第十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五16第十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五17第十七頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五18在GrI純鈦表面進(jìn)行陽(yáng)極氧化反應(yīng)，生成一粗糙且多孔性的氧化鈦層，其在植體頂端的厚度約為7~10μm，而圓錐的上部份及第一個(gè)螺紋部份的厚度約為1~2μm。在電子顯微鏡的觀察下，TiUnite?的表面形態(tài)為平滑且有微米尺寸圓形孔洞，許多的開(kāi)孔平均分佈在植體表面上，而較大的孔洞則突出於表面，大小為2~5μm。TiUnite植體周圍的軟組織結(jié)構(gòu)與自然牙齒周圍的軟組織結(jié)構(gòu)相似；即植體表面附著了上皮組織，並牢固附著到底層的結(jié)締組織TiUnite具有骨和軟組織刺激功能，它可以"從底至頂，完全結(jié)合"到植體頸圈，這實(shí)現(xiàn)了多種不同的植體植入方式。第十八頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五19第十九頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五20以大顆粒的氧化鋁砂材進(jìn)行噴砂處理，產(chǎn)生微米級(jí)粗糙度。再以高溫混合酸對(duì)噴砂後的微米級(jí)粗糙表面進(jìn)行蝕刻，產(chǎn)生次微米級(jí)孔洞。藉由同時(shí)提供微米級(jí)與次微米級(jí)粗糙表面，提供骨細(xì)胞貼附與生長(zhǎng)，在骨整合階段增加與骨接觸面積。第二十頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五21在既有的SLA基礎(chǔ)上，加上親水性官能基處理，藉以增加蛋白質(zhì)之吸附，達(dá)到促進(jìn)骨生成之效果。臨床研究顯示，SLAcitve將骨癒合時(shí)間由SLA植體的6-8週減短至3-4週。突破植體植入一個(gè)月時(shí)，新成骨未生成而植體周圍既有骨已壞死之空窗期。第二十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五221st

酸蝕:以HF

除去植體表面自然氧化層2nd

酸蝕:以混合酸形成均勻的粗糙表面粗糙表面由均勻不規(guī)則的圓錐組成1to3μmpeak-to-peak5to10μmpeak-to-valley專利OSSEOTITE表面處理，經(jīng)證實(shí)是最佳讓骨細(xì)胞及血纖維貼附的表面HybridDesign混合式設(shè)計(jì)，讓軟組織可以貼附在光滑表面上，降低植體牙周問(wèn)題OSSEOTITE比一般平滑機(jī)械面高出４至５倍的植體取出扭力20,000

X第二十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五23以DCD(DiscreteCrystalline

Deposition)技術(shù)把奈米顆粒的磷酸鈣結(jié)晶體加之於Osseotite表面上。這些奈米級(jí)磷酸鈣結(jié)晶體懸浮在溶液裡，會(huì)迅速地”Self-Assemble”沉積在雙重酸蝕表面的鈦氧化層上，形成20~100nm大小的分離式磷酸鈣結(jié)晶體。由於這不是一層”coating”，故不會(huì)像一般HAcoated植體會(huì)有剝落的現(xiàn)象。奈米級(jí)磷酸鈣結(jié)晶體分佈於鈦金屬的表層會(huì)使其結(jié)構(gòu)非常趨近於真實(shí)的人體骨切面，使造骨細(xì)胞在無(wú)法分辨真?zhèn)沃拢瑢anoTite當(dāng)作是自體骨組織而主動(dòng)附著上去。所以不論是就骨整合的速度抑或是強(qiáng)度，NanoTite均較Osseotite來(lái)得更快、更牢固。第二十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五24具生物相容性的二氧化鈦細(xì)顆粒撞擊技術(shù)而形成表面粗糙是由許多小的不同形狀之窪坑(pits)所組成窪坑大小介於2~10μm，符合基於生物原則之微結(jié)構(gòu)植體表面7,500

X100

X第二十四頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五25在TiOblast的基礎(chǔ)上，以氟化物進(jìn)行化學(xué)處理形成微粗糙結(jié)構(gòu)並結(jié)合氟化物促進(jìn)生物活性之優(yōu)勢(shì)，達(dá)到增加骨與植體的接觸面積，加速早期骨癒合之效果。第二十五頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五26以氫氧基磷灰石(HA)噴砂，再以非蝕刻性的酸與去離子水除去殘留的噴砂材料第二十六頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五27以與天然骨成分相近的陶瓷材料進(jìn)行噴砂，增加植體表面積噴砂物質(zhì)為生物相容性介質(zhì)，即使殘留於植體表面，仍會(huì)被身體環(huán)境吸收進(jìn)入循環(huán)，於人體無(wú)害氧化層厚度為0.1μmRa=1.2~1.8μm第二十七頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五28利用電化學(xué)方式，在鈦植體表面形成厚度0.3~10μm的多孔性氧化層，以增加金屬的抗蝕性與耐磨耗性第二十八頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五29NobelStraumann3iAstraZimmer技術(shù)名稱TiUniteSLActiveNanotiteOsseoSpeedMTX技術(shù)說(shuō)明以陽(yáng)極氧化反應(yīng)在純鈦植體表面形成多孔性氧化層，厚度由頂部的1~2um漸增至根部的7~10um在原有的SLA基礎(chǔ)上，加上親水性官能基的處理使用奈米技術(shù)將磷酸鈣細(xì)微化，並鍍膜沉積在雙重酸蝕處理過(guò)的表面上氧化鈦微粒噴砂氟化物生物活性改質(zhì)以HA噴砂，再以非蝕刻性的酸與去離子水除去殘留的噴砂材料專利70485417087085716931771924456102703第二十九頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五30Materialtreatment1treatment2treatment3treatment4characteristic

Nobel

(瑞典)CP1Ti

Machined

HAcoatingTiUniteCoronal：氧化膜厚度1~2μmApical：氧化膜厚度7~10μmStraumann

(瑞士)CP4Ti

TPS

SLASLActive3i(美)CP3Ti,Ti6Al4V

RBM

Osseotite

NanoTite上2個(gè)螺紋處使用machinedsurfaceAstra

(瑞典)CP4Ti

TiOblastOsseoSpeedBioactivesurfaceXive(德)(DentsplyFriadent)CP2Ti

TPS

DPSLifecore

(美)CP3Ti,Ti6Al4V

Machined

TPS

HAcoatingRBMZimmer

(美)Ti6Al4V

MP-1HAcoatingMTX

(

Microtextured-Ti

)

(HA

blasting)Osstem(韓)CP4Ti

RBM

CellNestBioactivesurface第三十頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五31第三十一頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五32Ra=1~2μm植體表面輪廓維持殘砂量降至酸蝕後EDS偵測(cè)不出Al元素第三十二頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五33第三十三頁(yè)，共三十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五噴砂酸蝕SLA雙重酸蝕DualEtch機(jī)加工表面Machined2μm1μm1μm骨細(xì)胞貼附觀察(24HR)10μm10μm10μm100μm100μm100μmMachinedSLADualEtch骨細(xì)胞增生比較骨細(xì)胞在人工植入物表面之附著、貼附和伸展是細(xì)胞與材料作用的第一期，對(duì)於細(xì)胞後期的增生、分化及礦化進(jìn)而形成良好的骨整合界面是非常重要的，因此，驗(yàn)證生醫(yī)材料的細(xì)胞親和性良窳是生物功能性檢測(cè)的首要之務(wù)，可大幅減低後續(xù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床試驗(yàn)之成本與人力負(fù)擔(dān)