種植體表面改性方法的研究進(jìn)展

于津建，溫黎明，朱曄，宋陽陽，鄭天霞，戚孟春

(華北理工大學(xué) 口腔醫(yī)學(xué)院，河北 唐山)

0 引言

對于牙列缺損，牙列缺失，牙科種植體修復(fù)較固定橋修復(fù)有很多優(yōu)勢，尤其是前牙區(qū)單個牙齒缺失[1]。種植體植入后，長期成功率是非常高的。但是，仍有部分患者種植體植入后失敗。在植入后的幾個月，有1-2%的患者骨結(jié)合不足導(dǎo)致植入失敗。5%左右的患者在骨結(jié)合成功后幾年內(nèi)出現(xiàn)繼發(fā)性種植手術(shù)失敗[2]。種植體穩(wěn)定性和植入后有效的骨結(jié)合是影響成功率的主要原因[3][4]。

不僅種植體界面的體積和骨質(zhì)量影響骨結(jié)合形成，種植體的設(shè)計和表面處理也影響骨結(jié)合[5][6]。表面改性對加速骨結(jié)合非常重要[7]。本篇綜述主要介紹了幾種具有代表性的牙科種植體表面改性方法的最新進(jìn)展。

1 噴砂

噴砂采用的是加壓噴涂的方式，會產(chǎn)生宏觀粗糙度約為10-20μm 不同深度的凹坑，來提高氧化鋁(Al2O) 和二氧化鈦(TiO2)表面的不規(guī)則性物理形態(tài)[8]。Albrektsson 等人研究表明，適度的表面粗糙度可促進(jìn)骨結(jié)合[9]。種植體旋轉(zhuǎn)速度，噴砂的壓力大小，噴砂時間，噴砂顆粒物大小，何種噴砂顆粒物，噴砂機(jī)距離種植體表面距離都將決定最終表面處理效果。噴砂的主要優(yōu)勢在于，可以促進(jìn)成骨細(xì)胞增值，分化，粘附。與此同時，噴砂技術(shù)的主要缺點在于，噴砂顆粒物會卡在種植體表面[10-13]。

2 酸蝕

經(jīng)過酸蝕處理的種植體表面，呈現(xiàn)均勻的不規(guī)則性，增加了表面面積及生物粘附性[14]。酸蝕后，既增加了宏觀粗糙度，也增加了微觀粗糙度，與自然形成的種植體表面氧化層相比，具有更高的骨結(jié)合能力[15]。酸性處理溶液的濃度、工藝溫度和時間，將決定種植體表面的粗糙程度和化學(xué)侵入深度[16]。

酸蝕和噴砂常常一起應(yīng)用于種植體表面改性。使用噴砂工藝來制造出表面最佳粗糙度，使用酸蝕技術(shù)，來繼續(xù)改變種植體表面形貌和化學(xué)組成。噴砂與酸蝕的結(jié)合，可以得到更具有生物相容性的粗糙度，同時也消除了噴砂過程中殘留的顆粒物，緩沖了尖銳的邊角，在種植體表面形成了更多的微小凹坑，增加了不規(guī)則性[17]。Aljateeli 研究表明，對于噴砂過后的種植體表面，再經(jīng)過酸蝕后，可以清除殘留的氧化鋁顆粒，并且具有生物相容性，無細(xì)胞毒性。另外，噴砂和酸蝕影響了細(xì)胞的粘附，附著在種植體表面的成骨細(xì)胞形態(tài)規(guī)則，且有許多偽足細(xì)胞。Aljateeli 等人認(rèn)為，噴砂和酸蝕可以提供更好的骨結(jié)合[18]。

3 陽極氧化

陽極氧化是種植體表面的電化學(xué)處理，通過電解的過程增加氧化層厚度。電解過程中，Ti 位于陽極，Ti 被氧化成TiO2，TiO2 層增厚，粗化。通過掃描電鏡觀察，種植體表面出現(xiàn)許多大大小小的火山狀微孔。施加的電位、表面處理時間、電解液的類型，濃度等都會決定陽極氧化后的種植體表面性質(zhì)[19,20]。用鈦材料制成的種植體，生物相容性表面是二氧化鈦，它是鈦表面暴露于空氣中自然氧化形成。但是，這種方式形成的二氧化鈦非常薄，大約只有幾納米。天然形成的氧化層很薄，容易被破壞，生物活性不能讓骨與骨之間直接接觸[21]。在種植體表面使用陽極氧化的工藝處理過后，鈦表面可以形成質(zhì)地粗糙的TiO2 層，表面有大量納米結(jié)構(gòu)的微孔，耐腐蝕性也隨之增強，生物相容性也獲得了提高[22,23]。表面形成納米級的孔隙結(jié)構(gòu)，抗炎藥物，生長因子，抗生素等可以儲存在孔隙內(nèi)，可以進(jìn)一步增強藥物緩釋能力[24]。

4 紫外光功能化

紫外光功能化指的是種植體表面經(jīng)過紫外光處理后，表面發(fā)生改性，包括物理化學(xué)性質(zhì)的改變和生物能力的提高，Aita 等人研究表明，紫外光功能化加快了骨結(jié)合速度，提高了骨結(jié)合水平。經(jīng)過紫外光處理后，軟組織干預(yù)種植體表面比例不足1%，未處理的軟組織干預(yù)種植體表面比例為21%。在早期愈合階段(14 天)，經(jīng)過紫外光處理的種植體表面比未經(jīng)處理的對照組高3 倍骨結(jié)合強度。經(jīng)過紫外光處理的種植體，在第二周和第八周具有相同的骨結(jié)合，由此說明，紫外光處理可能將骨結(jié)合過程加速4 倍[25]。Yadav 等人通過紫外光功能化表面對種植體進(jìn)行處理，與未處理的對照組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過紫外光處理的樣品耐腐蝕性顯著增強，紫外光處理的種植體表面細(xì)胞生長顯著提高，因此，可以預(yù)測紫外光功能化種植體表面也將增強骨結(jié)合，加快骨結(jié)合速度[26]。Makoto 等人研究表明，經(jīng)過紫外光照射后，不僅可以促進(jìn)骨結(jié)合，還能夠提高種植體的使用時間[27]。

5 二氧化鈦納米管

二氧化鈦納米管的直徑和長度通常隨著氧化過程的電壓和時間的增加而增加[28-30]。體內(nèi)實驗顯示，種植體表面改性成二氧化鈦納米管后，疏松的骨組織和種植體之間骨結(jié)合良好。同時實驗證實，二氧化鈦納米管表面具有長期抗菌性，這可能與TiO2 納米管的親水性讓細(xì)菌和納米管表面分離有關(guān)[31,32]。

6 氟化物處理

氟化物有助于骨礦化，因為它的性質(zhì)對鈣很有吸引力[33]。表面的氟化物修飾已經(jīng)顯示出在植入牙種植體后愈合的早期階段改善骨整合[34]。在臨床試驗中，具有氟處理的表面的牙種植體顯示出很高的成功率和存活率。這些經(jīng)氟化物處理的種植體已經(jīng)支持了無牙下頜的修復(fù)，10 年內(nèi)存活率為100%[35]。在Cooper 等人體外的人骨髓間充質(zhì)細(xì)胞和體內(nèi)的大鼠脛骨模型)的平行體內(nèi)外研究中，結(jié)果表明，氟離子處理TiO2 磨粒爆裂的鈦基質(zhì)在體外促進(jìn)了人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化，并顯著增加了體內(nèi)骨與種植體的接觸。結(jié)果表明，氟離子處理的TiO2 磨粒爆裂的鈦基質(zhì)在體外促進(jìn)了人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化，并顯著增加了體內(nèi)骨與種植體的接觸[36-41]。

本文綜述了幾種在全球市場上廣泛使用或極有可能在臨床上使用的牙種植體表面改性。所有這些回顧的表面改性都是為了加速早期的骨結(jié)合反應(yīng)。