阅读说明：本技术 一种牙种植体表面柔性结构及其构建方法 (Flexible structure on surface of dental implant and construction method thereof ) 是由 华李成 于 2021-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种牙种植体表面柔性结构,包括由纳米管线构筑而成的柔性多孔道结构层,纳米管线原位生长于钛基植入体表面,纳米管线的主成分为Na-2Ti-2O-5或Na-2Ti-3O-7。本发明柔性结构中的孔道有利于骨组织长入柔性多孔道结构层,与纳米管线形成纳米管线-骨组织三维交错形貌的生物复合结构,有利于增强植入体与牙槽骨界面的骨结合强度。本发明柔性结构具有超亲水性能、一定的弹性和极好的抗拉伸性能,在钛基植入体表面增加本发明柔性结构后,钛基植入体表面的摩擦学系数不会增加,不会增加临床医师使用过程中的种植难度。本发明柔性结构的构建方法使用简单的NaOH溶液处理,即在钛基植入体表面原位生长形成纳米管线,可操作性强。(The invention discloses a flexible structure of a dental implant surface, which comprises a flexible porous channel structure layer constructed by a nano pipeline, wherein the nano pipeline grows on the surface of a titanium-based implant in situ, and the main component of the nano pipeline is Na 2 Ti 2 O 5 Or Na 2 Ti 3 O 7 . The pore canal in the flexible structure is beneficial to the bone tissue to grow into the flexible porous structure layer, and forms a biological composite structure with a nano pipeline-bone tissue three-dimensional staggered appearance with the nano pipeline, thereby being beneficial to enhancing the bone bonding strength of the implant and the alveolar bone interface. The flexible structure of the invention hasThe titanium-based implant has super-hydrophilic performance, certain elasticity and excellent tensile resistance, and after the flexible structure is added on the surface of the titanium-based implant, the tribological coefficient of the surface of the titanium-based implant cannot be increased, and the planting difficulty of a clinician in the using process cannot be increased. The construction method of the flexible structure uses simple NaOH solution treatment, namely, the nano pipeline is formed on the surface of the titanium-based implant by in-situ growth, and the operability is strong.)

一种牙种植体表面柔性结构及其构建方法

技术领域

本发明属于口腔种植领域，具体涉及一种牙种植体表面柔性结构及其构建方法。

背景技术

种植牙是目前修复牙缺失最好的方法之一，常用的种植牙植入体都通过类似螺丝的机械锁合的方式与周围牙槽骨的骨组织连接，这种连接方式引发的界面微动是导致种植牙植入体松动失效的重要因素之一，但目前尚无有效方法解决界面微动失效这一瓶颈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种牙种植体表面柔性结构及其构建方法，在钛基植入体表面构筑的柔性多孔道结构层的孔道有利于骨组织长入柔性多孔道结构层，与纳米管线形成纳米管线-骨组织三维交错形貌的生物复合结构，该生物复合结构有利于增强植入体与牙槽骨界面的骨结合强度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种牙种植体表面柔性结构，包括由纳米管线构筑而成的柔性多孔道结构层，所述的纳米管线原位生长于钛基植入体表面，所述的纳米管线的主成分为Na₂Ti₂O₅和/或Na₂Ti₃O₇。

本发明通过在钛基植入体表面构筑一层柔性多孔道结构层，在种植牙植入体植入牙槽骨后，柔性多孔道结构层可促进植入体与牙槽骨的结合，使骨组织长入柔性多孔道结构中，在植入体与牙槽骨界面之间形成一层由柔性多孔道结构与骨组织复合而成的纳米管线-骨组织三维交错形貌的生物复合结构，从而在植入体与牙槽骨界面形成类似天然牙牙周膜的具有摩擦缓冲防护性能的柔性连接结构，实现界面缓冲，解决植入体表面微动失效问题，改善钛基植入体植入牙槽骨后的长期稳定性和服役寿命，延长种植牙的使用寿命。

作为优选，所述的纳米管线的外径为30～90nm。

作为优选，从所述的柔性多孔道结构层的横截面看，所述的柔性多孔道结构层具有微米尺度的孔道，所述的孔道的孔径为2～50μm。2～50μm的孔道有利于骨组织长入柔性多孔道结构层，与纳米管线形成纳米管线-骨组织三维交错的生物复合结构。

作为优选，所述的钛基植入体的材质为纯钛或钛合金。

作为优选，所述的纯钛为医用钛金属TA4，所述的钛合金为Ti-6Al-4V钛合金、Ti-6Al-7Nb钛合金或Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb钛合金。

一种上述牙种植体表面柔性结构的构建方法，使用NaOH溶液在密闭容器中对钛基植入体表面进行高温处理，处理时间至少1小时，在钛基植入体表面原位生长纳米管线，再由生长形成的纳米管线构筑成柔性多孔道结构层。

本发明牙种植体表面柔性结构的构建方法，通过NaOH溶液对钛基植入体表面进行高温处理，使NaOH与钛基植入体表面的钛发生反应，在钛基植入体表面原位生长纳米管线。化学反应式为：

本发明牙种植体表面柔性结构的构建方法使用简单的NaOH溶液处理，即在钛基植入体表面原位生长形成纳米管线，可操作性强。

作为优选，上述牙种植体表面柔性结构的构建方法具体包括以下步骤：

1)将钛基植入体依次采用丙酮、无水乙醇、去离子水清洗后，自然干燥；

2)将钛基植入体浸泡在装有浓度为0.5～2mol/L的NaOH溶液的密闭容器中，在150～240℃对钛基植入体进行表面处理，处理时间为1～24小时，使得钛基植入体表面原位生长外径为30～90nm的纳米管线，再由生长形成的纳米管线构筑成具有孔径为2～50μm的微米尺度的孔道的柔性多孔道结构层；

3)将经步骤2)处理后的钛基植入体用去离子水清洗，自然干燥。

上述牙种植体表面柔性结构的构建方法，步骤1)中的清洗过程为：先将钛基植入体采用丙酮超声清洗至少2分钟，再采用无水乙醇超声清洗至少2分钟，然后采用去离子水超声清洗至少2分钟。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明通过在钛基植入体表面构筑一层柔性多孔道结构层，该柔性多孔道结构层的孔道有利于骨组织长入柔性多孔道结构层，与纳米管线形成纳米管线-骨组织三维交错形貌的生物复合结构，该生物复合结构有利于增强植入体与牙槽骨界面的骨结合强度；

(2)本发明牙种植体表面柔性结构的构建方法使用简单的NaOH溶液处理，即在钛基植入体表面原位生长形成纳米管线，可操作性强；

(3)本发明柔性结构中纳米管线的主成分为Na₂Ti₂O₅和/或Na₂Ti₃O₇，其主要元素成分为钛、氧、钠，对人体和细胞无毒性；

(4)表面亲疏水性能测试显示，本发明柔性结构具有超亲水性能，而超亲水性能可以增强骨细胞的伸展、吸附和生物活性，快速促进植入体与牙槽骨之间的界面结合；

(5)力学测试显示，本发明柔性结构具有一定的弹性，每平方厘米可以缓冲吸能1.59KJ，并且具有极好的抗拉伸性能；

(6)摩擦学测试显示，在钛基植入体表面增加了本发明柔性结构后，钛基植入体表面的摩擦学系数不会增加，不会增加临床医师使用过程中的种植难度。

附图说明

图1a为实施例2中柔性多孔道结构层纵截面的电镜图，图1b为图1a中右侧虚线框部分的放大图；

图2a、图2b、图2c为不同放大比例下的实施例2中柔性多孔道结构层横截面的电镜图；

图3为纳米管线-骨组织三维交错形貌的生物复合结构的结构示意图；

图4a为实施例2中构筑的柔性多孔道结构层表面的X射线衍射图谱，图4b为没有构筑柔性多孔道结构层的原始钛基植入体表面的X射线衍射图谱；

图5a为实施例2中构筑的柔性多孔道结构层表面的亲疏水性能测试结果，图5b为没有构筑柔性多孔道结构层的原始钛基植入体表面的亲疏水性能测试结果；

图6a、图6b、图6c为不同载荷下实施例2中柔性多孔道结构层的拉伸性能测试结果。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：选用Ti-6Al-4V钛合金作为钛基植入体的基材，采用本发明的构建方法，在其表面构筑形成柔性多孔道结构层，构建方法为：使用NaOH溶液在密闭容器中对钛基植入体表面进行高温处理，处理时间至少1小时，在钛基植入体表面原位生长纳米管线，再由生长形成的纳米管线构筑成柔性多孔道结构层，该构建方法具体包括以下步骤：

1)先将钛基植入体采用丙酮超声清洗2分钟，再采用无水乙醇超声清洗2分钟，然后采用去离子水超声清洗2分钟，自然干燥；

2)将钛基植入体浸泡在装有浓度为1.0mol/L的NaOH溶液的密闭容器中，在230℃对钛基植入体进行表面处理，处理时间为6小时，使得钛基植入体表面原位生长外径为30～90nm的纳米管线，再由生长形成的纳米管线构筑成具有孔径为2～50μm的微米尺度的孔道的柔性多孔道结构层；

3)将经步骤2)处理后的钛基植入体用去离子水清洗，自然干燥。

经检测，实施例1中形成的柔性多孔道结构层的主成分为Na₂Ti₂O₅。

实施例2：选用医用钛金属TA4作为钛基植入体的基材，采用本发明的构建方法，在其表面构筑形成柔性多孔道结构层，构建方法为：使用NaOH溶液在密闭容器中对钛基植入体表面进行高温处理，处理时间至少1小时，在钛基植入体表面原位生长纳米管线，再由生长形成的纳米管线构筑成柔性多孔道结构层，该构建方法具体包括以下步骤：

1)先将钛基植入体采用丙酮超声清洗2分钟，再采用无水乙醇超声清洗2分钟，然后采用去离子水超声清洗2分钟，自然干燥；

2)将钛基植入体浸泡在装有浓度为1.0mol/L的NaOH溶液的密闭容器中，在230℃对钛基植入体进行表面处理，处理时间为12小时，使得钛基植入体表面原位生长外径为30～90nm的纳米管线，再由生长形成的纳米管线构筑成具有孔径为2～50μm的微米尺度的孔道的柔性多孔道结构层；

3)将经步骤2)处理后的钛基植入体用去离子水清洗，自然干燥。

实施例2中构筑的柔性多孔道结构层纵截面的电镜图见图1a和图1b，不同放大比例下的实施例2中柔性多孔道结构层横截面的电镜图见图2a、图2b、图2c。实施例2中钛基植入体植入牙槽骨后，柔性多孔道结构层可促进植入体与牙槽骨的结合，使骨组织长入柔性多孔道结构中，在植入体与牙槽骨界面之间形成一层由柔性多孔道结构与骨组织复合而成的纳米管线-骨组织三维交错形貌的生物复合结构，该生物复合结构的结构示意图见图3，图3中，1为钛基植入体表面，2为牙槽骨表面，3为纳米管线，4为骨组织。

实施例2中构筑的柔性多孔道结构层表面的X射线衍射图谱见图4a(图中黑点标准部分为特征峰)，没有构筑柔性多孔道结构层的原始钛基植入体表面的X射线衍射图谱见图4b。经检测，形成的柔性多孔道结构层的主成分为Na₂Ti₂O₅。

实施例2中构筑的柔性多孔道结构层表面的亲疏水性能测试结果见图5a，没有构筑柔性多孔道结构层的原始钛基植入体表面的亲疏水性能测试结果见图5b。表面亲疏水性能测试显示，本发明柔性结构具有超亲水性能，而超亲水性能可以增强骨细胞的伸展、吸附和生物活性，快速促进植入体与牙槽骨之间的界面结合。

力学测试显示，实施例2中柔性多孔道结构层具有一定的弹性，每平方厘米可以缓冲吸能1.59KJ，并且具有极好的抗拉伸性能。图6a、图6b、图6c为不同载荷下实施例2中柔性多孔道结构层的拉伸性能测试结果。测试方法为：使用纳米划痕仪，分别在法向载荷300μN、400μN、1000μN下对实施例2中柔性多孔道结构层的不同样品进行拉伸测试。测试显示，不同样品均在切向力达到400μN左右发生断崖式下降，以此估算出柔性多孔道结构层的抗拉强度可达600MPa。该较高的抗拉强度有利于提高植入体与牙槽骨界面的骨结合强度，在植入体与牙槽骨界面形成类似天然牙牙周膜的具有摩擦缓冲防护性能的柔性连接结构，解决植入体表面微动失效问题，改善钛基植入体植入牙槽骨后的长期稳定性和服役寿命，延长种植牙的使用寿命。此外，摩擦学测试显示，在钛基植入体表面增加了本发明柔性结构后，钛基植入体表面的摩擦学系数不会增加，不会增加临床医师使用过程中的种植难度。