可携带药物缓释系统的多孔牙种植体的制作方法
专利名称:可携带药物缓释系统的多孔牙种植体的制作方法
【专利摘要】一种可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，包括种植体本体所述种植体本体的外表面设有与牙槽骨连接的外螺纹，所述外螺纹的相邻螺纹之间呈多孔结构，所述多孔结构中设有用于放置缓释药物的孔隙。本实用新型提供一种有效提高结合强度、提升结合速度的可携带药物缓释系统的多孔牙种植体。
【专利说明】
可携带药物缓释系统的多孔牙种植体
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及多孔牙种植体领域，尤其是一种多孔牙种植体。
【背景技术】
[0002]近年来，种植牙技术的应用引起了人们的高度关注，种植的牙齿不仅能够解决传统假牙修复的困惑，也摆脱了活动假牙带来的不便，种植牙美观、效果自然，感觉舒适，并且咬合力接近自然牙。种植手术的成功和修复功能的良好发挥取决于多种因素，而种植体与牙槽骨的结合效果是其中关键因素之一。为了促进种植体与牙槽骨的结合，具有粗糙表面的牙种植体得到了广泛应用，动物实验与临床实践研究表面，与光滑表面相比，粗糙表面能增加骨结合表面积，且有利于种植体与牙槽骨的结合。但是，具有粗糙表面的种植体与牙槽骨的结合强度远未达到理想的临床效果，如何进一步增加种植体与牙槽骨的结合强度，提高种植体的远期有效性，提升种植手术的成功率，是函待解决的问题。
[0003]钛作为植入体内的医用材料之一，其表面结构是影响种植质量的重要因素，在很大程度上决定了种植体能否与骨长期结合并行使功能。钛种植体表面微孔结构的存在可增大种植体的表面积，提高机械锁合力，有利于植入物与骨组织的结合。多孔种植体的设计需要满足以下要求:
[0004](I)设计的多孔种植体不但可以满足个性化的外部形状，同时也可以构建可控的内部孔隙；
[0005](2)设计的多孔结构需要满足生物和力学性能的要求，需要有足够的刚度和强度保证其被植入牙槽骨内后不会发生变形破坏，同时也要保证其弹性模量跟自然骨的弹性模量基本相当，避免产生应力遮挡；
[0006](3)设计的多孔结构需满足增材制造技术的工艺要求；
[0007](4)多孔结构的结构性能参数应该是可控的。
[0008]现有的种植体都是通过传统的机械加工完成，然后再通过表面后处理得到最终的形状结构。对于种植体表面的多孔结构，如果仅仅使用传统加工手段，很难实现。
[0009]现有的牙种植体与牙槽骨结合强度不佳，种植体植入后至修复手术之间需要3-6个月漫长的骨生长愈合期。
【发明内容】
[0010]为了克服已有牙种植体的结合强度较差、快速性较差的不足，本实用新型提供一种有效提高结合强度、提升结合速度的可携带药物缓释系统的多孔牙种植体。
[0011]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0012]—种可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，包括种植体本体所述种植体本体的外表面设有与牙槽骨连接的外螺纹，所述外螺纹的相邻螺纹之间呈多孔结构，所述多孔结构中设有用于放置缓释药物的孔隙。
[0013]进一步，所述多孔结构中，各个孔隙整体上呈螺旋分布。
[0014]更进一步，各个孔隙呈等间隔布置。
[0015]再进一步，在所述种植体本体的外表面，孔隙率为30-70%。
[0016]所述孔隙的直径大小在300-800微米之间
[0017]本实用新型的技术构思为:随着金属增材制造技术的发展，更大设计自由度的多孔结构和多孔植入体可以直接制造出来，包括其中一些精细微小的几何特征，所以在对多孔结构进行设计的时候，不限于传统的设计和制造方法及理念的限制，可以更多地考虑仿生的结构和力学性能要求设计出更加自由的结构。选择性激光熔化(SLM)技术因其可通过金属粉末的逐层堆积制造出具有特定精密几何形状或复杂内部孔隙的医用金属零件，而备受关注。
[0018]种植体体部侧面构造有利于药物存储释放和骨长入的多孔结构，药物在体液环境下能够促进骨细胞分化生长，骨细胞也能够长入多孔结构内部，从而使种植体与牙槽骨牢固结合，以缩短手术愈合期、促进骨结合、增加骨结合强度，提高牙种植体的远期有效性，提升种植手术的成功率。
[0019]本实用新型的有益效果主要表现在:有效提高结合强度、提升结合速度、易于实现多孔结构。
【附图说明】
[0020]图1是可携带药物缓释系统的多孔牙种植体的示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
[0022]参照图1，一种可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，包括种植体本体I和多孔结构2;本体外表面设有与牙槽骨连接的外螺纹3，多孔结构嵌于螺纹之间，所述多孔结构2中，各个孔隙整体上呈螺旋分布，多孔有利于药物存储释放和骨长入;所述多孔结构2的孔隙独立存在，孔隙之间没有连通结构，并且孔隙尺寸在300-800微米之间，孔隙率为30-70%可控。
[0023]—种可携带药物缓释系统的多孔牙种植体的制造方法，其步骤如下所述:
[0024]I)、在Unigraphix、Pro/E、Solidworks等三维软件里设计出基于一定参数的螺纹种植体。
[0025]2)、在11]1丨8作。11丨1、？1'0/^、301丨(^(^1<:8等三维软件里，在步骤1种植体的基础上，建立多孔模型，参数有:孔的截面形状、孔径、孔深、孔隙率及孔的分布规律，设计好之后输出STL格式的文件。
[0026]3)、采用SLM技术工艺，用钛合金粉末为原材料3D打印出步骤2里设计的种植体，然后用质量分数为70 %的乙醇超声震荡去除种植体孔隙内部残留粉末。
[0027]4)、将超声振荡后的种植体进行喷砂酸蚀处理，去除表面残余未融无机物。
[0028]上述步骤3)中的选择性激光恪化(Selective Laser Melting，SLM)技术是20世纪90年代中期出现的一种新型的快速成型(Rapid Prototyping,RP)技术。它具有成型工艺简单、材料利用率高、适用性广和成型效率高等优点，因而受到了广泛的关注。它能直接成型出接近完全致密度的金属零件。根据成型件三维CAD模型的分层切片信息，扫描系统(振镜)控制激光束作用于待成型区域内的粉末。一层扫描完毕后，活塞缸内的活塞会下降一个层厚的距离;接着送粉系统输送一定量的粉末，铺粉系统的辊子铺展一层厚的粉末沉积于已成型层之上。然后，重复上述2个成型过程，直至所有三维CAD模型的切片层全部扫描完毕。这样，三维CAD模型通过逐层累积方式直接成型金属零件。多孔牙种植体烧结完成后，将种植体放置在真空室中的粉体堆里缓慢冷却至室温，去除沾粘在牙种植体上的多余粉体。
[0029]所述SLM技术的基本工艺参数如下:加工层厚30μπι，扫描速度7m/s，激光功率200W，点间距75μηι，真空度氧含量100ppm以下。
[0030]所述的粉体材料为钛合金或钴铬合金。
[0031]所述可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，具有如下特征:
[0032]本体螺纹种植体是参数化设计的种植体，种植体的规格及螺纹参数都是可控的；
[0033]基于种植体本体的多孔结构，其孔的截面形状不唯一，可以是圆形、正方形、菱形等几何形状；
[0034]多孔结构的成型为了满足SLM加工工艺要求，孔直径大小要求在300微米以上，并参数化可控；
[0035]多孔结构的孔隙率为所有孔截面积总和占种植体表面积的比例，由于所有孔都是统一大小，因此只要改变孔的个数或分布规律就可以改变孔隙率，最终达到孔隙率可控；
[0036]骨形成蛋白(BMPs)属于转化生长因子超家族中的成员，其中ΒΜΡ-2具有最强、最快速的骨诱导能力。然而临床上，如果将ΒΜΡ-2直接应用于局部，将很快被分散和吸收，其诱导骨生成的作用非常有限。为了获得ΒΜΡ-2的最大骨诱导能力，需要寻找一种理想的载体。理想的载体材料不仅具有良好的生物相容性，能够以吸附、结合、镶嵌等多种形式将药物载入骨缺损中，还要具有一定的机械强度和降解速度。常用的载体有胶原、透明质酸钠(SA)、羚基磷灰石(HA)、脱矿骨基质(DBM)、磷酸钙(TCP)、聚乳酸P(LA)等。
[0037]完成种植体的制造后处理之后，将多孔结构作为BMP2颗粒的载体平台，从而搭建药物缓释系统。进一步，通过控制多孔结构的截面形状、孔径、孔深、孔隙率及孔的分布规律这一系列参数，可以控制BMP2的释放速率，释放量及释放周期。
[0038]本实用新型所述的多孔牙种植体，包括种植体本体I和多孔结构2，种植体本体外表面设有外螺纹3，该外螺纹3与牙槽骨连接。所述多孔结构2嵌于螺纹之间，多孔也呈螺旋分布，孔隙尺寸在300-800微米之间，孔隙率为30-70%可控;所述外螺纹3与牙槽骨的连接是一种普通的机械连接，用于植入初期种植体与牙槽骨的固定，植入后所述多孔结构4内部的药物在体液环境下开始缓慢释放，促进骨细胞快速生长，还能够提供骨细胞生长空间，从而形成多孔结构体4与牙槽骨的嵌合结构，即可获得牙种植体与牙槽骨的生物固定，实现理想的临床骨整合效果。
[0039]实例:如图1所示为可携带药物缓释系统的多孔牙种植体的二维结构示意图，此种植体主体为回转体结构，颈部到根部之间附有螺纹，螺纹外径与种植体颈部直径相同。在种植体中间部分，螺纹间隔处建立多孔结构。此种植体型号为3.75*10_，颈部直径为3.75mm,长度为10mm。多孔结构中单个孔截面积是菱形，其对角线长度为0.5mm，深度也是0.5mm。孔在轴向呈等间距均匀分布，在圆周方向为螺旋分布，并且每隔60°建立一个孔。
【主权项】
1.一种可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，包括种植体本体，其特征在于:所述种植体本体的外表面设有与牙槽骨连接的外螺纹，所述外螺纹的相邻螺纹之间呈多孔结构，所述多孔结构中设有用于放置缓释药物的孔隙。2.如权利要求1所述的可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，其特征在于:所述多孔结构中，各个孔隙整体上呈螺旋分布。3.如权利要求2所述的可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，其特征在于:各个孔隙呈等间隔布置。4.如权利要求1?3之一所述的可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，其特征在于:在所述种植体本体的外表面，孔隙率为30-70%。5.如权利要求2所述的可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，其特征在于:所述孔隙的直径大小在300-800微米之间。
【文档编号】A61C8/00GK205698065SQ201620135452
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年2月23日
【发明人】彭伟, 姚春燕, 傅凯杰, 游嘉, 刘云峰, 姜献峰, 董兴涛, 周东
【申请人】浙江工业大学
【专利摘要】一种可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，包括种植体本体所述种植体本体的外表面设有与牙槽骨连接的外螺纹，所述外螺纹的相邻螺纹之间呈多孔结构，所述多孔结构中设有用于放置缓释药物的孔隙。本实用新型提供一种有效提高结合强度、提升结合速度的可携带药物缓释系统的多孔牙种植体。
【专利说明】
可携带药物缓释系统的多孔牙种植体
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及多孔牙种植体领域，尤其是一种多孔牙种植体。
【背景技术】
[0002]近年来，种植牙技术的应用引起了人们的高度关注，种植的牙齿不仅能够解决传统假牙修复的困惑，也摆脱了活动假牙带来的不便，种植牙美观、效果自然，感觉舒适，并且咬合力接近自然牙。种植手术的成功和修复功能的良好发挥取决于多种因素，而种植体与牙槽骨的结合效果是其中关键因素之一。为了促进种植体与牙槽骨的结合，具有粗糙表面的牙种植体得到了广泛应用，动物实验与临床实践研究表面，与光滑表面相比，粗糙表面能增加骨结合表面积，且有利于种植体与牙槽骨的结合。但是，具有粗糙表面的种植体与牙槽骨的结合强度远未达到理想的临床效果，如何进一步增加种植体与牙槽骨的结合强度，提高种植体的远期有效性，提升种植手术的成功率，是函待解决的问题。
[0003]钛作为植入体内的医用材料之一，其表面结构是影响种植质量的重要因素，在很大程度上决定了种植体能否与骨长期结合并行使功能。钛种植体表面微孔结构的存在可增大种植体的表面积，提高机械锁合力，有利于植入物与骨组织的结合。多孔种植体的设计需要满足以下要求:
[0004](I)设计的多孔种植体不但可以满足个性化的外部形状，同时也可以构建可控的内部孔隙；
[0005](2)设计的多孔结构需要满足生物和力学性能的要求，需要有足够的刚度和强度保证其被植入牙槽骨内后不会发生变形破坏，同时也要保证其弹性模量跟自然骨的弹性模量基本相当，避免产生应力遮挡；
[0006](3)设计的多孔结构需满足增材制造技术的工艺要求；
[0007](4)多孔结构的结构性能参数应该是可控的。
[0008]现有的种植体都是通过传统的机械加工完成，然后再通过表面后处理得到最终的形状结构。对于种植体表面的多孔结构，如果仅仅使用传统加工手段，很难实现。
[0009]现有的牙种植体与牙槽骨结合强度不佳，种植体植入后至修复手术之间需要3-6个月漫长的骨生长愈合期。
【发明内容】
[0010]为了克服已有牙种植体的结合强度较差、快速性较差的不足，本实用新型提供一种有效提高结合强度、提升结合速度的可携带药物缓释系统的多孔牙种植体。
[0011]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0012]—种可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，包括种植体本体所述种植体本体的外表面设有与牙槽骨连接的外螺纹，所述外螺纹的相邻螺纹之间呈多孔结构，所述多孔结构中设有用于放置缓释药物的孔隙。
[0013]进一步，所述多孔结构中，各个孔隙整体上呈螺旋分布。
[0014]更进一步，各个孔隙呈等间隔布置。
[0015]再进一步，在所述种植体本体的外表面，孔隙率为30-70%。
[0016]所述孔隙的直径大小在300-800微米之间
[0017]本实用新型的技术构思为:随着金属增材制造技术的发展，更大设计自由度的多孔结构和多孔植入体可以直接制造出来，包括其中一些精细微小的几何特征，所以在对多孔结构进行设计的时候，不限于传统的设计和制造方法及理念的限制，可以更多地考虑仿生的结构和力学性能要求设计出更加自由的结构。选择性激光熔化(SLM)技术因其可通过金属粉末的逐层堆积制造出具有特定精密几何形状或复杂内部孔隙的医用金属零件，而备受关注。
[0018]种植体体部侧面构造有利于药物存储释放和骨长入的多孔结构，药物在体液环境下能够促进骨细胞分化生长，骨细胞也能够长入多孔结构内部，从而使种植体与牙槽骨牢固结合，以缩短手术愈合期、促进骨结合、增加骨结合强度，提高牙种植体的远期有效性，提升种植手术的成功率。
[0019]本实用新型的有益效果主要表现在:有效提高结合强度、提升结合速度、易于实现多孔结构。
【附图说明】
[0020]图1是可携带药物缓释系统的多孔牙种植体的示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
[0022]参照图1，一种可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，包括种植体本体I和多孔结构2;本体外表面设有与牙槽骨连接的外螺纹3，多孔结构嵌于螺纹之间，所述多孔结构2中，各个孔隙整体上呈螺旋分布，多孔有利于药物存储释放和骨长入;所述多孔结构2的孔隙独立存在，孔隙之间没有连通结构，并且孔隙尺寸在300-800微米之间，孔隙率为30-70%可控。
[0023]—种可携带药物缓释系统的多孔牙种植体的制造方法，其步骤如下所述:
[0024]I)、在Unigraphix、Pro/E、Solidworks等三维软件里设计出基于一定参数的螺纹种植体。
[0025]2)、在11]1丨8作。11丨1、？1'0/^、301丨(^(^1<:8等三维软件里，在步骤1种植体的基础上，建立多孔模型，参数有:孔的截面形状、孔径、孔深、孔隙率及孔的分布规律，设计好之后输出STL格式的文件。
[0026]3)、采用SLM技术工艺，用钛合金粉末为原材料3D打印出步骤2里设计的种植体，然后用质量分数为70 %的乙醇超声震荡去除种植体孔隙内部残留粉末。
[0027]4)、将超声振荡后的种植体进行喷砂酸蚀处理，去除表面残余未融无机物。
[0028]上述步骤3)中的选择性激光恪化(Selective Laser Melting，SLM)技术是20世纪90年代中期出现的一种新型的快速成型(Rapid Prototyping,RP)技术。它具有成型工艺简单、材料利用率高、适用性广和成型效率高等优点，因而受到了广泛的关注。它能直接成型出接近完全致密度的金属零件。根据成型件三维CAD模型的分层切片信息，扫描系统(振镜)控制激光束作用于待成型区域内的粉末。一层扫描完毕后，活塞缸内的活塞会下降一个层厚的距离;接着送粉系统输送一定量的粉末，铺粉系统的辊子铺展一层厚的粉末沉积于已成型层之上。然后，重复上述2个成型过程，直至所有三维CAD模型的切片层全部扫描完毕。这样，三维CAD模型通过逐层累积方式直接成型金属零件。多孔牙种植体烧结完成后，将种植体放置在真空室中的粉体堆里缓慢冷却至室温，去除沾粘在牙种植体上的多余粉体。
[0029]所述SLM技术的基本工艺参数如下:加工层厚30μπι，扫描速度7m/s，激光功率200W，点间距75μηι，真空度氧含量100ppm以下。
[0030]所述的粉体材料为钛合金或钴铬合金。
[0031]所述可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，具有如下特征:
[0032]本体螺纹种植体是参数化设计的种植体，种植体的规格及螺纹参数都是可控的；
[0033]基于种植体本体的多孔结构，其孔的截面形状不唯一，可以是圆形、正方形、菱形等几何形状；
[0034]多孔结构的成型为了满足SLM加工工艺要求，孔直径大小要求在300微米以上，并参数化可控；
[0035]多孔结构的孔隙率为所有孔截面积总和占种植体表面积的比例，由于所有孔都是统一大小，因此只要改变孔的个数或分布规律就可以改变孔隙率，最终达到孔隙率可控；
[0036]骨形成蛋白(BMPs)属于转化生长因子超家族中的成员，其中ΒΜΡ-2具有最强、最快速的骨诱导能力。然而临床上，如果将ΒΜΡ-2直接应用于局部，将很快被分散和吸收，其诱导骨生成的作用非常有限。为了获得ΒΜΡ-2的最大骨诱导能力，需要寻找一种理想的载体。理想的载体材料不仅具有良好的生物相容性，能够以吸附、结合、镶嵌等多种形式将药物载入骨缺损中，还要具有一定的机械强度和降解速度。常用的载体有胶原、透明质酸钠(SA)、羚基磷灰石(HA)、脱矿骨基质(DBM)、磷酸钙(TCP)、聚乳酸P(LA)等。
[0037]完成种植体的制造后处理之后，将多孔结构作为BMP2颗粒的载体平台，从而搭建药物缓释系统。进一步，通过控制多孔结构的截面形状、孔径、孔深、孔隙率及孔的分布规律这一系列参数，可以控制BMP2的释放速率，释放量及释放周期。
[0038]本实用新型所述的多孔牙种植体，包括种植体本体I和多孔结构2，种植体本体外表面设有外螺纹3，该外螺纹3与牙槽骨连接。所述多孔结构2嵌于螺纹之间，多孔也呈螺旋分布，孔隙尺寸在300-800微米之间，孔隙率为30-70%可控;所述外螺纹3与牙槽骨的连接是一种普通的机械连接，用于植入初期种植体与牙槽骨的固定，植入后所述多孔结构4内部的药物在体液环境下开始缓慢释放，促进骨细胞快速生长，还能够提供骨细胞生长空间，从而形成多孔结构体4与牙槽骨的嵌合结构，即可获得牙种植体与牙槽骨的生物固定，实现理想的临床骨整合效果。
[0039]实例:如图1所示为可携带药物缓释系统的多孔牙种植体的二维结构示意图，此种植体主体为回转体结构，颈部到根部之间附有螺纹，螺纹外径与种植体颈部直径相同。在种植体中间部分，螺纹间隔处建立多孔结构。此种植体型号为3.75*10_，颈部直径为3.75mm,长度为10mm。多孔结构中单个孔截面积是菱形，其对角线长度为0.5mm，深度也是0.5mm。孔在轴向呈等间距均匀分布，在圆周方向为螺旋分布，并且每隔60°建立一个孔。
【主权项】
1.一种可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，包括种植体本体，其特征在于:所述种植体本体的外表面设有与牙槽骨连接的外螺纹，所述外螺纹的相邻螺纹之间呈多孔结构，所述多孔结构中设有用于放置缓释药物的孔隙。2.如权利要求1所述的可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，其特征在于:所述多孔结构中，各个孔隙整体上呈螺旋分布。3.如权利要求2所述的可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，其特征在于:各个孔隙呈等间隔布置。4.如权利要求1?3之一所述的可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，其特征在于:在所述种植体本体的外表面，孔隙率为30-70%。5.如权利要求2所述的可携带药物缓释系统的多孔牙种植体，其特征在于:所述孔隙的直径大小在300-800微米之间。
【文档编号】A61C8/00GK205698065SQ201620135452
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年2月23日
【发明人】彭伟, 姚春燕, 傅凯杰, 游嘉, 刘云峰, 姜献峰, 董兴涛, 周东
【申请人】浙江工业大学
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