[发明专利]一种仿生牙种植体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于种植牙领域，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。

背景技术

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Branemark、瑞士ITI、德国IMZ、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110GPa，远高于人下颌骨骨皮质的弹性模量10~18GPa和松质骨的弹性模量1.5~2.5GPa。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。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种仿生牙种植体及其制备方法，以解决牙种植体的生物力学相容性问题。

本发明从仿生学原理出发，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。

本发明所述仿生牙种植体，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0.2mm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，本发明所述仿生牙种植体的厚度控制在0.15mm ～0.25mm，以适应不同年龄患者的种植需求。

本发明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0.15mm~0.3mm的多孔二氧化钛层为限；

②以异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、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℃~80℃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0.01Mpa ～0.06MPa的负压0.5h~1h，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0.15mm ～0.25mm的聚氨酯层为限；