本發明涉及醫療用品技術領域，具體涉及一種牙種植體基臺及其制備方法。

背景技術：

牙種植體是近20余年來迅速發展的一種新型口腔修復體，可作為中間修復體植入牙缺失部位的牙槽骨內，并與牙槽骨緊密結合，起到天然牙根的作用，以支撐義齒，從而避免了對基托和健康鄰牙的依賴，能夠較好地恢復牙的功能。牙種植體支撐義齒效果好，患者的機體感覺以及咀嚼功能都能恢復到接近天然牙的水平，牙種植體大大提高了牙缺失患者的生活質量，是一種很有發展前途的新型口腔修復體，亦是口腔醫學發展的前沿之一。

牙種植體通常包括：體部，用于種植義齒植入人體組織的部分；頸部，用于連接體部與基樁或基臺的部分；基樁或基臺部，是牙種植體暴露于粘膜外的部分，用于為連接其上部的冠橋修復體提供支持、固位和穩定作用。

目前，體部及基臺普遍選用純鈦或鈦合金作為材料。純鈦或鈦合金顏色為銀灰色，因此，當基臺穿過牙齦而連接體部與上部冠橋修復體時，純鈦或鈦合金的銀灰色常從牙齦下方透出，導致牙齦發青發灰。同時由于純鈦或鈦合金材料的基臺對自然光線具有阻射作用，光線不能透過而被吸收或部分反射，限制了修復體再現自然牙體組織的內在層次，尤以冠頸部區域更加明顯。由此，純鈦或鈦合金體部及基臺的牙種植體主要存在以上兩種影響種植修復體美學效果的問題。尤其是薄齦生物型及高笑線型患者更易發生此類問題。

臨床上常用白色的氧化鋯基臺代替銀灰色的鈦基臺，以期解決上述問題。然而，當缺牙間隙較小、或者上部冠橋修復體與體部存在一定角度的時候，過多調磨氧化鋯基臺會造成局部厚度過薄而影響其強度。同時，氧化鋯基臺價格昂貴，限制了此種材料在臨床上的廣泛應用。

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種成本低、表面顏色更接近牙根或牙齦顏色的牙種植體基臺及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種牙種植體基臺制備方法，包括以下幾個步驟：現將牙種植體基臺本體進行預處理，然后以預處理后的牙種植體基臺本體為陽極，以不銹鋼為陰極，放置在電解液中，并將陽極和陰極與電源相連，施加電壓，對牙種植體基臺本體的表面進行氧化處理，直至牙種植體基臺本體表面形成氧化膜，通過調節電壓大小以及氧化時間，使得氧化膜的厚度不同，使最終得到的牙種植體基臺呈現黃、粉、紅等與牙根、牙齦相近的顏色。

利用陽極氧化法對牙種植體基臺的表面進行改性，可以通過調節外加電壓的電壓值以在所述牙種植體基臺的表面形成不同的顏色，從而滿足各種病例的不同需求。陽極氧化可使牙種植體基臺表面形成一層透明二氧化鈦薄膜，氧化膜表面反射光與氧化膜-鈦界面內部反射光發生干涉現象，從而使牙種植體基臺表面呈現顏色。電壓是影響鈦表面氧化膜的關鍵因素，氧化膜厚度隨電壓升高而增厚，由于氧化膜厚度不同，氧化膜的光通量以及光的反射和折射發生改變，產生不同干涉效應。因此，牙種植體基臺表面顏色隨電壓變化而改變。在電解電壓為60V和65V時，牙種植鈦基臺表面分別形成與天然牙根和牙齦顏色相近的黃色和紅色，可改善銀灰色鈦基臺引起的前牙區美學問題。

此外，利用本發明所述表面處理方法在所述牙種植體基臺表面所形成的氧化膜，可以阻止金屬離子的釋放，并防止金屬離子與體液中離子發生反應，從而提高牙種植體基臺的抗腐蝕性能，使牙種植體基臺在口腔潮濕環境中不易被腐蝕。

此外，牙種植體基臺表面的電勢能還對細胞黏附有一定的影響。由于細胞表面正電勢易與鈦氧化膜表面負電勢發生結合，因此，利用本發明所述表面處理方法可以提高細胞黏附效率。再者，本發明所述表面處理方法還可以增加牙種植體基臺表面的粗糙度，與光滑表面相比，粗糙表面更能增加表面親水性，使細胞易于在其表面伸展。同時，粗糙的微孔結構可使組織細胞向內生長，提高牙種植體基臺與周圍軟組織的結合力。再者，利用本發明所述表面處理方法獲得的所述牙種植體基臺可以在后續過程中，根據不同的修復術需求，在表面顏色不發生改變的前提下利用多種藥品的作用來改善其生物相容性。

因此，利用本發明所述表面處理方法，既可以解決現有牙種植體基臺存在的修復美學問題，又可以在不增加大量成本的同時使牙種植體基臺獲得更好的性能，以滿足不同需求。

所述的牙種植體基臺本體采用的材料為鈦合金。

所述的鈦合金為Ti-6Al-4V。

所述的預處理包括以下步驟：用400～2000目的金相砂紙對牙種植體基臺本體進行打磨，然后將打磨后的牙種植體基臺本體依次放置在丙酮、無水乙醇和蒸餾水中進行超聲清洗，然后進行酸洗和水洗，完成牙種植體基臺本體的預處理。

鈦在空氣中可被氧化產生薄層氧化膜，酸洗液中的氫氟酸可使牙種植體基臺表面氧化膜迅速溶解，而硝酸可使牙種植體基臺表面鈍化。將氫氟酸和硝酸等比例混合后對牙種植體鈦基臺表面行預處理，減小原有氧化膜對陽極氧化的影響，使牙種植體鈦基臺表面顏色更加均勻。

所述的酸洗在混合酸溶液中完成，所述混合酸溶液是將質量濃度為40％的氫氟酸和質量濃度為85％的硝酸按體積比1:(3～5)混合后，再加入H₂O得到，加入的氫氟酸與H₂O的體積比為1:30。

所述的電解液為磷酸溶液，電解液的濃度為1～2mol/L。

所述的電壓范圍為50～70V，優選60～65V。

所述的氧化處理時間為0.5～2min。

在牙種植體鈦基臺與電解質溶液界面發生反應如下：

Ti→Ti²⁺+2e^-

2H₂O→2O^2-+4H⁺

2H₂O→2O₂+4H⁺+4e^-

Ti²⁺+2O^2-→TiO₂+2e^-

所述的牙種植體基臺本體表面形成氧化膜后，先用去離子水進行水洗，然后以100℃的去離子水進行水合封孔處理。

后處理可提高鈦表面氧化膜的抗污染能力，保持其表面顏色均勻鮮亮。氧化膜有兩層構成，內層氧化膜薄而致密，外層氧化膜厚而疏松，且有較高的孔隙率，易受到污染。封孔處理后，氧化膜表面的孔隙率下降，提高抗污染能力。

一種采用如上所述制備方法得到的牙種植體基臺，包括牙種植體基臺本體以及在牙種植體基臺本體表面形成的氧化膜。

與現有技術相比，本發明的有益效果體現在以下幾方面：

(1)利用陽極氧化法對牙種植體基臺的表面進行改性，可以通過調節外加電壓的電壓值以在所述牙種植體基臺的表面形成不同的顏色，從而滿足各種病例的不同需求；

(2)牙種植體基臺表面所形成的氧化膜，可以阻止金屬離子的釋放，并防止金屬離子與體液中離子發生反應，從而提高牙種植體基臺的抗腐蝕性能，使牙種植體基臺在口腔潮濕環境中不宜被腐蝕；

(3)牙種植體基臺表面的電勢能能有效提高細胞黏附效率；

(4)得到的牙種植體基臺表面粗糙度大，更能增加表面親水性，使細胞易于在其表面伸展。同時，粗糙的微孔結構可使組織細胞向內生長，提高牙種植體基臺與周圍軟組織的結合力。

附圖說明

圖1A為未經表面處理的牙種植體基臺本體的SEM圖像；

圖1B為60V電壓下形成牙種植體基臺的SEM圖像；

圖1C為65V電壓下形成牙種植體基臺的SEM圖像；

圖2為牙種植體基臺本體及經60V電壓和65V電壓表面處理后的牙種植體基臺的表面接觸角測試結果；

圖3為牙種植體基臺本體及經60V電壓和65V電壓表面處理后的牙種植體基臺的表面粗糙度測試結果。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

一種牙種植體基臺的制備方法，該牙種植體基臺本體由鈦合金Ti-6Al-4V制成，表面處理方法具體包括以下步驟。

步驟S101.以2000目的金相砂紙對牙種植體基臺本體表面進行打磨；

步驟S102.以丙酮，無水乙醇和蒸餾水分別對經打磨后的牙種植體基臺本體進行超聲清洗，各超聲清洗10分鐘；

步驟S103.以混合酸對經超聲清洗的牙種植體基臺本體酸洗20秒，蒸餾水水洗3分鐘；其中，混合酸由氫氟酸和硝酸混合，使得混合酸中的氫氟酸、硝酸和水的體積比符合等式HF:HNO₃:H₂O＝1:3:30；

步驟S20.以牙種植體基臺為陽極、以不銹鋼為陰極，在電解液和外加電壓作用下對牙種植體基臺進行陽極氧化1分鐘，以在牙種植體基臺本體表面形成一氧化膜，得到牙種植體基臺。其中，電解液為磷酸溶液，磷酸溶液的濃度為1mol/L；牙種植體基臺(陽極)與不銹鋼(陰極)之間的間距為10厘米；

步驟S301.對步驟S20處理后的牙種植體基臺進行水洗；

步驟S302.以100℃去離子水對經水洗后的牙種植體基臺進行水合封孔30分鐘。

通過調節步驟S20中的外加電壓，本實施例獲得了不同表面顏色的牙種植體基臺。具體來說，在本實施例中，在步驟S20中，以5V為調整單位，在5～90V的電壓范圍內調節外加電壓，并獲得了不同表面顏色的牙種植體基臺，以滿足不同修復手術的需求。

為直觀表示，申請人還整理了各電壓值處理后的牙種植體基臺的表面顏色如表1所列。

表1.不同電壓下形成的牙種植體基臺表面顏色(25～30℃，t＝60s)

從上表可知，50～70V形成的牙種植體基臺顏色在黃、紅之間，尤其是60V和65V電壓下形成的著色牙種植體基臺與天然牙根及牙齦的色差較小。進一步對該兩種著色牙種植體基臺的表面進行研究，獲得如圖1A～1C所示的SEM像，其中圖1A為未經表面處理的牙種植體基臺本體SEM像、圖1B為60V電壓下形成的著色牙種植體基臺SEM像、圖1C為65V電壓下形成的著色牙種植體基臺SEM像。有圖1A～1C顯示的，經過陽極氧化后的牙種植體基臺表面形成聚合物，并含有氧元素；而未處理的牙種植體基臺表面見方向一致劃痕，且無氧元素。

進一步對表面粗糙度和表面接觸角進行了研究。圖2所示，經陽極氧化處理后的牙種植體基臺的表面接觸角減小：未處理的牙種植體基臺本體的表面接觸角為82.81°；60V電壓下形成的著色牙種植體基臺的表面接觸角為40.22°，65V電壓下形成的著色牙種植體基臺的表面接觸角為38.99°。圖3所示，經陽極氧化后的牙種植體基臺表面粗糙度增大：未處理的牙種植體基臺本體的表面粗糙度為84.41nm；而60V電壓下形成的著色牙種植體基臺的表面粗糙度是154.56nm，65V電壓下形成的著色牙種植體基臺的表面粗糙度是126.74nm。

采用CIE1976L*a*b*顏色系統的比色方法。

在自然光線下，篩選出近似于牙根、牙齦顏色的經表面處理后的牙種植體基臺。利用奧林巴斯分光光度計比色儀，在黑暗條件下分別測量天然牙根、天然牙齦、表面處理的牙種植體基臺及未經表面處理的牙種植體基臺的L*a*b*值。根據公式△E＝[(ΔL*)²+(Δa*)²+(Δb*)²]^1/2計算顏色差異值，并比較其差異。具體步驟如下：

1.離體牙收集

收集50顆離體牙。納入標準：(1)上頜中切牙、側切牙、尖牙及前磨牙；(2)牙根完整，無齲壞、色斑、缺損、變色等。排除標準：(1)拔牙前為死髓牙；(2)牙根不完整，有齲壞、色斑、缺損、變色等；(3)牙面有無法去除的染色和結石。去凈牙根表面牙周膜、牙結石，放置于0.9％的生理鹽水中備用，所有離體牙在48小時內完成測試。

2.牙齦測試對象

24～27歲在校研究生及醫護人員20名納入測試對象。納入標準：(1)頜面部發育正常，上頜前牙無異常擁擠和扭轉；(2)上頜中切牙區無修復體；(3)口腔衛生習慣良好，上頜前牙區牙齦健康，探診無出血，無牙結石。所有研究對象均知情同意。

3.選擇測試的顏色系統

選擇1976年由國際照明組織委員會推薦的CIE1976L*a*b*顏色系統。在該系統中，物體顏色在知覺上有均勻空間。其中L*代表明度，+a*代表紅色，-a*代表綠色，+b*代表黃色，-b*代表藍色，a*、b*決定物體色相，其絕對值大小表示物體飽和度。△E表示兩物體顏色間色度的差異，△E＝[(ΔL*)²+(Δa*)²+(Δb*)²]^1/2。在口腔環境中，當△E大于3.7時，人眼能察覺出兩物體間顏色差異。

4.自然光源下顏色的初步篩選

在晴天上午10點到12點，灰色背景下觀察表面處理的牙種植體基臺、天然牙根及天然牙齦顏色，選出與天然牙根及牙齦顏色接近的表面處理的牙種植體基臺備用。在本實施例中，主要選取黃色系牙種植體基臺和紅色系牙種植體基臺。

5.測定牙根顏色

將收集的離體牙用氣槍吹干，鈦合金試件經丙酮清潔后氣槍吹干備用。使用牙科分光光度計Crystaleye測量顏色。測試條件：黑暗環境；標準LED光源照明；45度入射角；擴散反射式。每個試件測量前，均需將儀器在Crystaleye分光光度計基座上校準。鈦合金試件及離體牙在黑暗盒中測量，分光光度計與被測物體垂直并輕接觸。每個試件測量3次，得到L*，a*，b*值，并計算其均值。

6.測定牙齦顏色

牙齦測試前，志愿者漱口，并用無菌紗布擦拭志愿者上頜中切牙牙齦以去除唾液，保持測試區干燥。用口腔牽拉器牽引志愿者口唇以充分暴露前牙區牙齦，在黑暗環境下進行測試。于Crystaleye分光光度計比色儀取景框中確定測試區域，測試頭與上頜前牙區牙齦組織輕接觸。每次測量前，需在Crystaleye分光光度計需在基座上較光以保障測色準確性。每個測試位點測量3次，得到L*，a*，b*值，并計算其均值。

本實施例不同電壓下牙種植體基臺的平均色差值，結果請見2。

表2.天然牙根、天然牙齦與經不同電壓表面處理的牙種植體基臺的平均色差值

其中，T-0V代表天然牙根，G-0V代表天然牙齦，字母T代表牙根，字母G代表牙齦。由表2數據顯示，經本發明表面處理方法處理后的牙種植體基臺與天然牙根、天然牙齦的色差小。

在本發明中，利用陽極氧化法對牙種植體基臺的表面進行改性，可以通過調節外加電壓的電壓值以在牙種植體基臺的表面形成不同的顏色，從而滿足各種病例的不同需求。此外，利用本發明表面處理方法在牙種植體基臺表面所形成的氧化膜，可以阻止金屬離子的釋放，并防止金屬離子與體液中離子發生反應，從而提高牙種植體基臺的抗腐蝕性能，使牙種植體基臺在口腔潮濕環境中不宜被腐蝕。

實施例2

采用與實施例1類似的處理方法，不同之處在于，處理的條件不同，具體如下：

(1)混合酸溶液中，氫氟酸和硝酸的體積比為1:4；

(2)電解液的濃度為1.5mol/L；

(3)施加的電壓強度為50V；

(4)氧化處理的時間為0.5min。

經檢測，最終得到的牙種植體基臺呈淺黃色，與牙齦的顏色接近，且該牙種植體基臺的防腐蝕性高。

實施例3

采用與實施例1類似的處理方法，不同之處在于，處理的條件不同，具體如下：

(1)混合酸溶液中，氫氟酸和硝酸的體積比為1:5；

(2)電解液的濃度為2mol/L；

(3)施加的電壓強度為70V；

(4)氧化處理的時間為2min。

經檢測，最終得到的牙種植體基臺呈玫紅色，與牙齦的顏色接近，且該牙種植體基臺的防腐蝕性高。