兩種納米鈣磷結(jié)晶種植體表面理化性能分析和骨內(nèi)植入實驗.pdf

1、上世紀六十年代，Br(a)nemark發(fā)明機械表面(光滑表面)純鈦種植體并建立骨整合理論，奠定了現(xiàn)代口腔種植學的基礎(chǔ)。此類種植體及其表面天然TiO2膜層的缺點在于其牛物惰性，即植入早期很難與組織形成化學結(jié)合。因此，學者們不斷通過物理、化學、電化學等各種工藝活化種植體表面，使種植體植入早期形成化學結(jié)合，從而縮短骨結(jié)合的時間。 羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)和磷酸八鈣(octacalcium phosphate，O

2、CP)的成分與人體牙和骨組織相似，能與骨組織形成化學結(jié)合，具有骨傳導作用[1,2]。HA或OCP涂層已成為現(xiàn)階段牙種植體表面改性的一個研究熱點。等離子噴涂(plasma spraying，PS)是最常用的方法之一，噴涂過程中溫度極高，基底與涂層之間存在較高的殘余應力，影響涂層結(jié)合強度和界面結(jié)合狀態(tài)，種植體在功能負荷一段時間后常出現(xiàn)涂層脫離，導致種植體松動和失敗。種植體表面涂覆HA的方法還包括脈沖磁控濺射、溶膠-凝膠、電泳沉積和仿生礦化沉

3、積等，但形成的HA涂層與鈦基體結(jié)合強度均較低，涂層在負荷后容易脫落。 離子束輔助沉積技術(shù)(Ion-Beam-Assisted Deposition，IBAD)和離散晶體沉積技術(shù)(discrete-crystalline deposition，DCD)均可獲得比PS更高的鈣磷涂層-鈦基體結(jié)合強度，有望解決涂層易分離或斷裂問題。這兩種技術(shù)生成涂層中含有納米鈣磷結(jié)晶顆粒，但兩者的納米鈣磷結(jié)晶形狀、表面形態(tài)和化學成分均不同，因此推測兩者

4、與骨組織的反應亦存在差異。本課題采用IBAD處理的Bicon NanoTiteTM種植體和DCD處理的3I NanoTiteTM種植體，通過表面理化性能分析和Beagle犬體內(nèi)植入實驗，比較兩種種植體的表面理化性能及其對種植體骨結(jié)合的影響。 第一部分種植體表面理化性能分析 目的：比較兩種種植體表面理化性能的差異。 方法：通過掃描電鏡(scanning electron microscope，SEM)觀察兩種種植體

5、納米晶體涂層表面形貌，能譜分析(energy dispersive spectrometry，EDS)、X射線光電子能譜儀(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和X射線衍射(X-ray diffraction，XRD)分析涂層晶體的化學組分和晶相，原子力顯微鏡(Atomic force microscope，AFM)檢測表面粗糙度，測量超純水、二碘甲烷、甘油和甲酰胺在樣品表面的接觸角并計算表面能。

6、 結(jié)果：Bicon NanoTiteTM種植體表面可見直徑20-200nm、圓形或橢圓形晶體隨機分布并與表面融為一體；直徑20-100nm粒狀晶體散在分布于3I NanoTiteTM種植體表面，在凹陷周圍密集累積成白色山峰狀，凹陷底部晶體數(shù)量較少，鈦基體外露。XPS證實Bicon NanoTiteTM種植體表面的納米晶體化學組分為Ca10(PO4)6(OH)2和CaCO3，3I NanoTiteTM種植體表面晶體化學組分是Ca8H

7、2(PO4)6·5H2O。XRD顯示兩種種植體表面涂層晶體均為無定形結(jié)晶。Bicon NanoTiteTM和3I NanoTiteTM的表面粗糙度Ra分別為0.43±0.10μm和0.15±0.05μm，Rz分別為2.13±0.7μm和0.64±0.03μm，Bicon NanoTiteTM的Ra和Rz均較3I NanoTiteTM的高(P<0.05)。Bicon NanoTiteTM和3I NanoTiteTM的分散成分分別為24.4

8、9 mN／m和24.10 mN／m，極性成分分別為17.82 mN／m和11.04mN／m，總表面能分別為42.30 mN／m和35.15 mN／m。 結(jié)論：Bicon NanoTiteTM表面粗糙度、分散成分、極性成分和總表面能均高于3I NanoTiteTM。 第二部分種植體植入Beagle犬的組織形態(tài)計量學研究 目的：比較兩種種植體在Beagle犬頜骨內(nèi)的骨結(jié)合特性。 方法：將Bicon NanoT

9、iteTM和3I NanoTiteTM種植體隨機植入已拔除下頜后牙的Beagle犬頜骨內(nèi)，分別在3w和6w取出標本，測量骨-種植體接觸率(bone implant contact，BIC)和螺紋內(nèi)骨體積的百分率(percentage of bone inside the thread，BIT)。 結(jié)果：植入3w，Bicon NanoTiteTM和3I NanoTiteTM的BIC分別為73.44±3.97％和59.19±10.2

10、8％，BIT分別為75.50±6.27％和62.66±10.43％，Bicon NanoTiteTM的BIC和BIT較3I NanoTiteTM的高(P<0.05)。植入6w，Bicon NanoTiteTM的BIC和BIT與3I NanoTiteTM的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。 結(jié)論：植入3w，Bicon NanoTiteTM種植體周圍骨形成速度高于3I NanoTiteTM。植入6w，Bicon NanoTiteTM