一种仿生牙种植体及其制备方法技术

一种仿生牙种植体，由钛基体、渗透有聚氨酯的多孔二氧化钛层和作为仿生牙周膜的聚氨酯层构成，所述渗透有聚氨酯的多孔二氧化钛层位于钛基体和聚氨酯层之间，分别与钛基体、聚氨酯层紧密结合为一体。制备方法：①将钛基体进行酸处理，然后用电子束熔融技术在经过酸处理的钛基体表面逐层沉积微米级二氧化钛粉末，形成多孔二氧化钛层；②以异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇或聚四氢呋喃醚二醇或聚己内酯为原料制备聚氨酯预聚体；③将聚氨酯预聚体涂覆于多孔二氧化钛层上，然后在真空条件下形成聚氨酯层；④将表面有聚氨酯层的复合体浸泡在扩链剂溶液中，并加入催化剂进行反应，反应结束后，将所述复合体从扩链剂溶液中取出，在空气中自然晾干。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于种植牙领域，特别涉及一种表面覆盖有低模量类牙周膜的纯钛牙种植体及其制备方法。
技术介绍
自Branemark提出骨整合理论以来,种植牙已成功用于修复恒牙缺失,重建咀嚼功能。目前国内外常用的国际知名品牌牙种植系统(包括英国BranemarkJ^i ITI、德国MZ、美国3i)以及国产莱顿BLB等牙种植系统均采用商业纯钛作为牙种植体，但临床应用中发现，即使进口钛种植体，使用过程中仍存在不同程度的松动、脱落、断裂及周围骨组织炎症等问题，造成种植失败。长期临床跟踪研究发现，种植牙失败最主要的原因是材料/组织界面力学性能不相容。众所周知，人牙与种植牙最关键的解剖结构差异在于牙周膜的有 无。天然牙通过牙周膜悬吊在颌骨内，当牙齿受力时，外力通过牙周膜均匀传递和分散至颌骨，从而引发牙周组织对外力作用的生理应答；而骨结合牙种植体与颌骨之间为刚性连接，二者直接接触，缺少牙周膜，当牙种植体弹性模量与颌骨弹性模量不一致时，种植义齿受到冲击载荷所产生的冲击能量是通过牙种植体直接传至其周围骨组织，易导致牙种植体周围骨组织应力集中，造成周围骨质吸收或萎缩，从而使人工种植牙失败。目前临床牙种植体所用商业纯钛的弹性模量为llOGPa，远高于人下颌骨骨皮质的弹性模量l(Tl8GPa和松质骨的弹性模量I. 5^2. 5GPa。从医学和生物力学角度看，种植体材料的弹性模量越小，越接近骨的弹性模量，两者在承受应力时因应变差异造成的相对位移越小，可减小界面松动倾向，避免应力屏蔽造成的骨吸收和退化。但随着金属材料的弹性模量降低，其强度和刚性也相应降低，则难以承载口腔复杂的应力环境，如若单纯通过降低牙种植体的弹性模量来解决其植入后的生物力学相容性问题，则有舍本逐末之嫌。长期临床随访研究均表明，纯钛种植体优异的机械性能可很好地满足口腔复杂的承载环境要求，若能有效解决其力学相容性问题，则其在体内的服役寿命可远超天然牙，显著提高种植义齿的远期成功率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供，以解决牙种植体的生物力学相容性问题。本专利技术从仿生学原理出发，引入仿生牙周膜概念，在纯钛表面制备低模量聚氨酯涂层，以模仿天然牙周膜的生物力学功能，赋予种植牙合理的生理动度，并对咬合力起到传导和缓冲作用，使牙槽骨界面上应力分布均匀，从而解决纯钛种植体的生物力学相容性问题。本专利技术所述仿生牙种植体，由钛基体、渗透有聚氨酯的多孔二氧化钛层和作为仿生牙周膜的聚氨酯层构成，所述渗透有聚氨酯的多孔二氧化钛层位于钛基体和聚氨酯层之间，分别与钛基体、聚氨酯层紧密结合为一体。由于天然牙通过厚约O. 2mm的牙周膜悬吊在颌骨内，当牙齿受力时，外力通过牙周膜均匀传递和分散至颌骨，从而引发牙周组织对外力作用的生理应答。因而，本专利技术所述仿生牙种植体的厚度控制在O. 15mm O. 25mm,以适应不同年龄患者的种植需求。本专利技术所述仿生牙种植体的制备方法，工艺步骤如下①将钛基体进行酸处理，然后用电子束熔融技术(EBM)在经过酸处理的钛基体表面逐层沉积微米级二氧化钛粉末，形成微米和纳米级孔隙共存且孔间贯穿并富含Ti-OH活性基团的多孔二氧化钛层，所述二氧化钛粉末的量以能形成厚度为O. 15mnT0. 3mm的多孔二氧化钛层为限；②以异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)、聚乙二醇(PEG)或聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)或聚己内酯(PCL)为原料制备聚氨酯预聚体，异佛尔酮二异氰酸酯与聚乙二醇或聚四氢呋喃醚二醇或聚己内酯的摩尔比为1.2:1 1:1，将计量好的异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇或聚四氢呋喃醚二醇或聚己内酯加入装有温度计、回流冷凝管和搅拌器的反应容器中，在氮气保护和搅拌下于常压、70°C 8(rC下反应2 h 3 h，即得到具有流动性的粘稠状聚氨酯预聚体；③将步骤②制备的聚氨酯预聚体涂覆于步骤①沉积在钛基体表面的多孔二氧化钛层上，然后放入密闭容器中，抽真空，保持O. OlMpa O. 06MPa的负压O. 5tTlh，使聚氨酯预聚体渗入到多孔二氧化钛层的孔中，并在多孔二氧化钛层的表面形成一层铺展开的液态聚氨酯层，所述聚氨酯预聚体的量以能形成厚度为O. 15mm O. 25mm的聚氨酯层为限；④将步骤③得到的表面有聚氨酯层的复合体浸泡在扩链剂浓度为O. 3g/mr0. Sg/ml的扩链剂溶液中，并加入催化剂辛酸亚锡，然后在常压下加热至50°C 55°C保温2 h 3h，保温结束后，将所述复合体从扩链剂溶液中取出，在室温下于空气中自然晾干，即得到仿生牙种植体，所述扩链剂溶液的量以表面有聚氨酯层的复合体能完全淹没为限，所述催化剂辛酸亚锡为扩链剂溶液体积的O. 29ΓΟ. 5%。 上述方法中，扩链剂为三乙醇胺或三羟甲基丙烷，扩链剂溶剂为丙酮或N，N-二甲基甲酰胺。上述方法中，二氧化钛粉末的粒径优选50 μ m "100 μ m。所述电子束熔融技术是利用高能电子束产生的热量形成局部高温，使二氧化钛粉末局部融化，并通过连续扫描使局部熔融部位相互融合，连接成线状或面状金属层，通过逐层熔融，相互累加形成形成微米和纳米级孔隙共存且孔间贯穿并富含Ti-OH活性基团的多孔二氧化钛层。电子束熔融技术的工艺可参考论文“电子束熔融快速制造Ti-6A1-4V的力学性能(锁红波等，航天制造技术，2009. 12(06) :18-22)”。本专利技术具有以下有益效果I、由于本专利技术所述仿生牙种植体的外表面覆盖有聚氨酯层，而聚氨酯弹性体表现出非常类似于天然牙周膜的低弹性模量和非线性粘滞特性，且具有优异的耐磨蚀、柔韧等特性，因而相对于现有的牙种植体,生物力学相容性更好,种植成功率提高。2、由于本专利技术所述仿生牙种植体的纯钛基体与聚氨酯层之间通过渗透有聚氨酯的多孔二氧化钛层结合，因而结合紧密。3、本专利技术所述仿生牙种植体的制备方法中，以异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇、聚四氢呋喃醚二醇或聚己内酯为原料制备液态聚氨酯预聚体，因而所形成的聚氨酯层无毒性，对人体无损害。4、由于本专利技术所述仿生牙种植体的制备方法采用电子束熔融技术形成多孔二氧化钛层，因而不仅能够有效排除外界化学元素杂质对材料产生的污染和危害，而且使得扩链反应能够进行得更充分，单体利用率提高，聚氨酯层与基体结合牢固。5、由于本专利技术所述仿生牙种植体的制备方法采用负压抽吸的方式将液态聚氨酯预聚体充分渗入到多孔二氧化钛层的孔中，在纯钛基体上形成许多微纳米级的反应釜，因而提高了反应效率和速度，而且采用这种方式扩链，能够通过改变扩链反应的速度和时间对所形成的聚氨酯涂层的厚度进行控制，使其达到牙种植体的要求。6、本专利技术所述仿生牙种植体的制备方法使用常规设备，便于工业化生产。附图说明图I是本专利技术所述仿生牙种植体的的剖面结构示意图，图中，I一钛基体、2—渗透有聚氨酯的多孔二氧化钛层、3—聚氨酯层。 具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术所述仿生牙种植体及其制备方法作进一步的详细说明。实施例I本实施例中，制备仿生牙种植体的工艺步骤如下①钛基体为一颗直径=4. 5mm、长度=12mm的骨螺钉，将钛基体用盐酸和硫酸组成的混合酸进行处理，盐酸的质量浓度为36%，硫酸的质量浓度为98%，配制20ml混合酸，混合酸中，盐酸与硫酸的体积比为I: I,处理方法将经过打磨的钛基体放入盛有所述混合酸的烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生牙种植体，其特征在于由钛基体（1）、渗透有聚氨酯的多孔二氧化钛层（2）和作为仿生牙周膜的聚氨酯层（3）构成，所述渗透有聚氨酯的多孔二氧化钛层（2）位于钛基体（1）和聚氨酯层（3）之间，分别与钛基体（1）、聚氨酯层（3）紧密结合为一体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张利，王立军，李玉宝，龚梅，胡盼，胡静，李继华，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：