口腔種植體材料

近年來，隨著社會的發展，工業的發展，各種生物材料不斷出現，加上生產工藝的更新，技術設備的革命，口腔種植體得到了不斷的充實和完善，所採用的材料從金屬、碳、陶瓷到多聚物四大類不下數十種，而且出現了各種複合材料，以彌補單一材料的不足。由於口腔種植體處於口腔這一特殊的環境中，不僅要和軟組織牙齦接觸，還要和硬組織牙槽骨接觸，細分一下又包括骨鬆質、骨密質等不同的組織，而且其上部結構還要暴露在唾液中。

這也就要求它必須具備良好的生物相容性；對體液有抗腐蝕的能力，能長期保持所需要的機械性能；材料對骨組織應有較好的生物力學適應性；同時口腔組織對材料有較好的耐受性，材料對組織沒有或有極弱的化學刺激，不會產生周圍支持骨的吸收。

口腔種植體一般常可按其形狀、材料、種植部位進行分類，下面就主要從材料方面進行闡述：

 1．金屬與合金材料金屬類材料是應用最早的種植材料之一。由於具有理想的機械強度和生物相容性，加上加工工藝的不斷提高，不少金屬及合金材料至今仍為推崇和使用。作為種植材料，對金屬要求有如下幾點： ①優良的耐腐蝕性；②無毒、副作用，組織相容性好；③適宜的機械性能，耐磨、堅固；④合理的價格。

 ⑴金：可認為最早的生物材料之一。

早在1565年，Petronius便採用金作為骨代用品，無論是動物實驗條件下，還是細胞學篩選實驗乃至人體，金都顯示出無與倫比的優越性，這與金的化學惰性及無毒性分不開，此外，金的另一個特性就是它的延展性極好。至今許多高級種植體系統如Branemark種植體中部分配件仍採用金或鉑的合金製造。 

⑵316L不銹鋼（鐵-鉻-鎳合金）：

不銹鋼應用於骨代用品的歷史可追述到1912年。不銹鋼是鐵基耐腐蝕合金。其金相組織為奧代體。目前應用較多的316L不銹鋼，含鉻18-19%，鎳14-15%，鉬3%，錳0-2%，矽0-0.75，銅1-1.1%，碳0.03-0.07%，其餘為鐵。平均電化學價約為2.7。316L不銹鋼的硬度低（維氏硬度僅165），表面易於壓痕，極限抗拉張強度、屈服強度和疲勞強度均低，易變形折斷。但它也有其再鈍化性能優良、腐蝕率低、生物適應力較好和經濟便宜等優點。目前Vitreous Carbon種植體和穿下頜種植體的一部分仍採用其作為核心，外面用純碳或羥基磷灰石塗層。

（3）鑄造鈷鉻鉬合金：

商品名vitallium，簡稱為鑄鈷，起始於1936年，含鉻28%，鉬6%，鎳2-2.5%，鐵0-15%，矽0-15% ，錳0-1%，碳0-0.25%，其餘是鈷。平均電化學價為2.4%。鈷基合金的強度、極限抗拉張強度、屈服強度和疲勞強度均高。其耐腐蝕、疲勞性強度也高。再鈍化速度高，腐蝕率低。但其毒性較不銹鋼明顯為大，對鈷過敏者可導致種植失敗。目前國際上僅少數如骨膜下種植體會採用。

（4）純鈦及鈦合金：

鈦材料用於醫療領域僅40餘年曆史，1957年Downs博士首先在矯形外科使用。至今鈦的使用之多是其它金屬所無法比擬的。這與其優良性能是分不開的。鈦的純度可達99-100%，電化學價為4.0。鈦合金含鋁6%，釩3-4%，碳0-0.08%,鐵0-0.25%,其餘是鈦，平均電化學價約為3.9%。鈦質輕，彈性模量低，對震動的減幅力、硬度、屈服強度和疲勞強度均高，其抗腐蝕性、疲勞極限亦高。更主要的是鈦的鈍化性能極好。鈍化指金屬在體液中迅速氧化，在表面形成一層薄的、緻密的、難溶的有晶體結構的氧化物，這層鈍化膜稱為氧化膜。由於氧化膜的保護，金屬繼續氧化的速度減慢。也就是說，氧化膜的形成就是金屬耐腐蝕性的來源。鈦形成氧化膜的速度相當快，在富氧的情況下被破壞的氧化層會立即得到修補。這種功能是鈦在電化學次序表中的位置決定的。鈦的高抗破壞能力表現在其鈍化區不可能產生腐蝕。根據Branemark骨整合（osseointegration）的理論，正是由於鈦表面堅固的氧化層使得鈦具備了非金屬的特性。因為鈦-組織界面中僅僅是氧化層與細胞和體液間形成的化學結構。因而，鈦具備良好的生物相容性。而其它Co、Ni、Ge常常引起過敏反應，而且這些元素還會在人的肝、腎和腦等器官中積累起來。

  2.陶瓷材料陶瓷作為口腔種植材料已有20年歷史，由於陶瓷強度高，耐腐蝕、無毒、能很好地被口腔組織接受等特點，近幾年發展很快，但陶瓷的脆性又是它的致命弱點，同樣也限制了它在口腔種植領域的應用。目前，生物陶瓷大體上分為以下3類：

 ⑴生物惰性陶瓷：

所謂生物惰性陶瓷材料是指這些材料植入活體組織後沒有或幾乎沒有組織反應，它們在體內處於穩定狀態。包括有單晶和多晶氧化鋁、高密度羥基磷灰石、氧化鋯、氮化矽等。

 ⑵生物活性陶瓷：

它是指那些在生理環境中具有化學活性的陶瓷。它具有在組織和種植體之間刺激化學性結合的能力。這類陶瓷種植體植入後有引導界面上骨組織形成的作用，因而能很快形成與骨組織的化學性結合。包括有低密度的羥基磷灰石（鋯-羥基磷灰石、氟-羥基磷灰石、鈣-羥基磷灰石等）陶瓷、磷酸鈣玻璃陶瓷、生物玻璃等。

 ⑶生物降解性陶瓷：

是指能完全被組織吸收的陶瓷材料，包括可溶性的磷酸三鈣、可溶性鋁酸鈣等。它具有更好的生物相容性。在植入體內初期，逐漸有機體組織長入。由於孔隙小，有較好的機械強度。但隨著陶瓷在機體新陳代謝過程中被吸收，其強度便明顯下降，最終被機體軟硬組織所取代。臨床常用在組織缺損時起過渡性支架或填充體的作用。三種陶瓷材料在口腔種植方面的應用狀況：由於口腔種植體需要的強度較大，氧化鋁陶瓷具有一定的優勢。因此，緻密型氧化鋁陶瓷種植體已用於臨床。氧化鋁分單晶和多晶兩種，前者的機械強度更大，但加工極為困難，同時極易污染，術前要注意嚴格的清洗，常採用乾熱消毒。鈣磷陶瓷具有很好的生物活性，但強度低，脆性大，易發生斷裂。目前多采用塗層形式出現。陶瓷類種植材料多具有很好的生物相容性和很穩定的化學性能。在物理性能方面，它們與骨組織的彈性模量較接近而可避免界面形成過大的應力。其顏色也有利於修復體恢復自然牙色澤。陶瓷類材料的主要缺點是其機械強度還不足，生物降解問題尚需要長期研究。

  3．碳素材料碳是一種化學惰性物質，在生理環境下具有較高的穩定性，無生物降解作用。具備良好的生物相容性和物理化學性能，其彈性模量與骨相近，因而能形成良好的界面。碳素材料包括玻璃碳、低溫各向同性碳等。玻璃碳種植體是研製較早、應用較早的一種碳素材料。它是純鈦的一種玻璃態物質。對碳素種植體的消毒常採用蒸汽高壓或乾熱消毒。其主要缺點是顏色不美觀，較脆弱，沒有金屬的機械變形作用，因此較易折斷，現已基本不用。

  4．高分子材料包括丙烯酸脂類、聚四氟乙烯類....等。其彈性模量低，具有較好的骨適應性。但由於高分子化和物易老化。在體液環境中易發生不同程度的降解，造成種植的失敗。正是因為在以上諸多的種植材料中並沒有一種是完美無缺的，往往不能同時滿足生物相容性和機械性能方面的要求。因此復合材料應運而生。

5．複合材料種植體複合材料包括兩種主要形式。一種為混合法，如甲基丙烯酸甲脂-無機物-發泡劑混合物。這種材料的彈性模量比金屬、陶瓷等材料低，應力分佈較好，缺點是疲勞強度低。複合材料目前研究應用最多的是塗層法。該方法通常以機械性能較好的金屬或緻密氧化鋁為核心，表面多以生物相容性優良的生物玻璃或生物陶瓷塗佈，但以相同材料複合的也不少，如鈦芯表面鈦漿塗層；緻密氧化鋁為核，多孔氧化鋁塗層等。目的是增加其表面孔隙，從而擴大表面積，以利於骨組織生長和加強固位力。塗層技術可分為三大類，即燒結塗層、沉積塗層和噴塗法。其中又以燒結塗層發和等離子噴塗法使用較多。但目前複合材料也暴露出許多問題，主要集中在兩方面；一是兩種材料結合界面的可靠性，易發生剝脫，其二就是塗層材料本身強度不足，可致溶解吸收。在這方面仍有待進一步研究。