人工牙根种植材料的种类和性能

（一）金属种植材料

在人工牙根种植的金属材料中，最常用的是纯钛、钛合金、锦钛记忆合金等，其他金属的应用较少。

1.钝钛及钛合金的组成和性能：作为种植材料的纯钛，一般按熔点分为α—Ti和β—Ti，按品种用途分为碘法 钛（TAD）和镁法钛（TA1，TA2，TA3），它们仅在杂质含量上有微小差异，应用性能基本相同。钛合金按结构状态分为α、β、α—β三种相。由于化学组成不同，钛合金的品种也很多。目前国际一般公认作为种植材料使用的钛合金是Tc4（Ti—6Al—4V），为α—相钛合金。以下是植入纯钛及钛合金的组成。（表113、表114）

无论是纯钛，还是钛合金，其机械性能都非常好，特别是多孔钛即采用钛合金球形粉末与钛纤维复合成多孔体基本能满足人工牙根种植材料的力学要求，抗折性和耐腐蚀性强，在体内稳定，并且与周围组织相容性好，是国际推行的金属种植材料。北美国家一直在临床使用，至今20余年，结果证明，钛及钛合金具有良好的种植效应。编者采用纯钛（TA1）和钛合金（Tc4）种植体，植入半年的扫描电子显微镜（SEM）观察结果表明，种植体周围有附着紧密的纤维组织并相互交叉成网状，表面有钙化物沉积。为进一步了解结合状态，将种植体从标本中取出，采用锐利器械刮除表面的附着物后，再经SEM观察，仍然可见在钛及钛合金表面存在垂直方向结合得非常紧密的纤维组织和钙化晶体，表明纯钛及Tc4钛合金的组织相容性良好，而且这种结合对于种植体早期稳固和承担咀嚼力能起到重要的作用。多孔钛的孔隙内可获得新生骨的长入，与骨形成良好的结合，比单纯的钛和钛合金材料又提高了一步。

表113　种植用纯钛及钛合金的组成

表114　种植用Tc4钛合金性能

2.镍钛记忆合金：镍钛记忆合金是镍和钛按等摩尔量组成的一种规则结构的合金，含镍量在50%左右。具有热弹性型的马氏体变态性质和塑性，能加工为板材和丝材供临床使用，具有耐腐蚀性能，在人体内环境中非常隐定，这为体内种植提供了条件。更重要的特点是具有超弹性和记忆效果由于具有高弹性（弹性率高达 21700MPa），在应力作用下产生的变形极小，即便重复10次以上的应力作用后，产生的永久变形也仅0.75%。布氏硬度为142～157，所以相对刚性太大，作为口腔种植材料使用本来不太适合，但是因为它具有特殊的记忆效果，即是在马氏体变形开始的温度以下，将制件冷却到马氏体的相变化以后，再外加应力使产生预定变形，完成后进行高温处理能恢复至原来的形状。临床就可利用这一性质，先按所需要的记忆形态处理，植入后得到原来的预定形状，这样就可能获得满意的效果。加上这种合金在体内化学性能隐定、组织相容性好，因此开始于正畸，近年来，又开始试作人工牙根种植，取得了比较好的效果。(www.xing528.com)

（二）陶瓷种植材料

在陶瓷种植材料中，以氧化铝陶瓷、玻璃陶瓷和羟基磷灰石陶瓷的应用最广泛。这三种陶瓷的合成和性能，已在口腔陶瓷基础中作了介绍。本节着重介绍金属—陶瓷多孔复合种植材料。为了克服陶瓷材料的脆性，以钛金属作核补强；为了模拟骨的成分结构，在钛金属表面复合以上三类陶瓷；为获得组织长入，在陶瓷表面造孔。根据这种设计，目前有三种方法使金属—陶瓷结合成复合体，即烧结法、粘接法和涂层法，而以涂层法效果最好。涂层法又分为沉积法（包括低温等离子沉积法、浸积法和电泳沉积法）和喷涂法（燃烧焰喷涂法、电弧喷涂法、爆燃喷涂法、热等离子体喷涂法），而又以热等离子体喷涂法的效果最佳。

编者采用热等离子体喷涂技术，将氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷和羟基磷灰石陶瓷分别喷涂在纯钛（TA1）和钛合金（Tc4）表面上，两者熔接形成厚层多孔复合种植体。钛金属作核，形态采用国际标准的螺旋型，首先进行表面粗化、净化和活化处理，以增强与陶瓷的结合力。然后将此核进行100～150℃预热处理，彻底去面表面水，有机物和杂质，而且可获得与陶瓷涂层相适应的体积膨胀率，避免在冷凝过程中拉应力所造成的影响。再将纯化后的陶瓷粉供干送入热喷涂机，在严格控制焰流功率、气体流量、喷涂距离、角度和速度，在万度以上高温下瞬间将陶瓷粉熔接在钛金属表面上。两者的结合强度平均超过36MPa，抗压缩强度大于110 MPa，满足强度要求，涂层厚度为0.3毫米左右，涂层的气孔直径为80～200微米，气孔比例为20～30%，气孔分布均匀，保证了纤维组织和骨细胞均能长入整个涂层内，并获得种植体的各向一致性。经动物植入实验结果表明：随植入的时间推移，X线片所见骨密度不断增加，种植体与周围骨组织间隙消失，骨小梁逐渐形成，排列整齐，呈现骨的正常影象。SEM观察，种植体与组织界线消失，新生的纤维组织和骨组织从多孔陶瓷表层伸入到内部形成交叉生长状态，而且伴随有钙盐沉积，形成正常的骨性结合。植入后3个月和15个月取样测试，种植体与组织的结合强度有明显增加，与未涂层的Tc4钛合金相比，结合强度更明显提高。经临床种植实验结果表明，种植后种植体一直非常稳固，种植体颈部周围龈组织无红肿炎症反应，龈附着紧密。上部义齿修复后，感觉正常，无不良反应。修复6个月后X线片可见 种植体周围骨结构基本处于稳定状态，并恢复到正常骨的水平，也未发现骨吸收现象。义齿修复1年和2年后仍保持稳定状态不变。能正常发挥咀嚼功能，获得了良好的种植效应，是很有前途的复合种植材料。

（三）高分子种植材料

由于高分子材料存在体内降解、老化变质、强度迅速下降，并可能因降解物质对组织产生毒性作用。因此，现阶段的高分子材料很少选作种植材料。目前仅有超高分子量聚乙烯和聚矾的复合材料较有希望。

1.超高分子量聚乙烯：超高分子量聚乙烯的分子量高达50～400万，韧性好，抗冲击强度高，能长期耐疲劳，在-50～+140℃的温度范围内有良好的抗撕裂性，在体内耐腐蚀、并且无毒、无刺激性。超高分子量聚乙烯由于熔融指数极低，熔融粘度极高，在高的剪切速率下很容易降解，所以，一般可采用冷压烧结法加工，即先把树脂粉在模具中按各种种植体形态压制得到预成型体，然后置于烘箱中，进行自由烧结成各种规格的种植体，也可以在模具中一次加热加压成型，制作各种预定的种植体形态。

2.聚砜及其复合物：聚砜是1965年后才出现的热塑性塑料，具有强度高、化学性能稳定、收缩率小和吸水率低的性能，特别是聚砜的弹性模量，与骨的弹性模量接近，而具有作为种植材料的价值。今井采用了聚砜作人工牙根种植实验，结果表明种植体周围形成紧密附着的纤维组织层，认为有良好的组织相容性，但堀内等人相继也采用聚砜作人工牙根种植实验，虽然发现种植体周围形成纤维组织层，但经过6～7月后却出现了慢性边缘性牙周炎，在一年后发生松动脱落，认为聚砜不宜作种植材料。编者在1982年也采用聚砜作人工牙根种植的对比实验，同样发现植入后很快在种植体周围形成厚而致密纤维组织层，使种植体与组织完全分离，在种植初期就出现了异物反应，逐渐发生松动而排出体外。说明单纯的聚砜作为种植材料还存在一定的问题。因此，1978年，Kuo在聚砜中各加入等量的磷酸钙、磷灰石、氢氧化钙、葡萄糖、乳糖等组成各种复合物来制人工牙根，并在鼠、兔、狗等动物的颌骨内进行植入实验。结果表明，加入含钙的聚砜复合体，植入3周后，在材料周围均有一层膜状的新生骨形成，并与颌骨产生牢固结合，经过165天后，骨结合效果良好，说明含钙物质的加入，对于改善单纯聚砜的性质，是很重要的，如表115。

表115　聚砜的物理机械性能