锆基金属玻璃牙种植体开发及临床应用研究

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1、错基金属玻璃牙种植体开发及临床应用研究1.项目概述种植义齿修复作为一种新型义齿修复方式，使口腔修复医生的治疗理念和策略发生了彻底的变化，并给牙列缺损、缺失但常规义齿修复效果不佳的患者提供了一种安全有效的选择。其中，金屈钛以其无毒性、轻质、强度高、耐腐蚀、抗疲劳及良好的生物活性，成为牙种植体的主导材料，其临床10年成功率约为80%以上，应用前景十分乐观，但同时存在少数种植体失败，Yokoyama等分析了下颌磨牙纯钛螺纹种植体服役三年后断裂失效的原I大I,发现剪切裂纹萌生于螺纹的根部并扩展进入螺钉的内部，螺钉的断裂过程为典型的疲劳断裂特征。另一方而，来源于牙膏、漱口液、食物以及饮用水屮的氟离子可导

2、致口腔环境屮的钛和钛合金的表而钝化膜破坏，使Z在含氟环境下的抗腐蚀能力明显不足。有研究表明，在双氧水、乳酸与氟化物共存的人造唾液屮，氟离子对纯饮种植体的腐蚀会明显加剧。因此，捉高牙种植体材料的抗疲劳和腐蚀疲劳能力尤为重耍。不同丁•普通的多品体金屈材料，“块体金屈玻璃（BulkMetallicGlass,BMG）,5是通过熔体过冷形成非晶态结构块体材料（最小的尺度大于1毫米）的合金，非晶态金属屮的原子排列仅存在由原子团簇构成的短程有序，呈长程无序，在微观尺度上为单一均匀的结构，不含有空位、位错、晶界等晶体缺陷，其结构特征决定了它具冇许多优丁多品体金屈材料的性能，诸如高强度（是同类多品体金屈的2-

3、3倍）、高比强度、高弹性极限、耐腐蚀、抗磨损等。但也有相当一部分BMG（如镁、钙、铁等合金）表现岀明显的脆性（断裂韧性低于5MPa^m）,无法用于作为承载的结构材料。在BMG这类新材料中，钻基合金具有较高的玻璃形成能力，易于通过普通的铜模铸造获得尺寸较大的块体材料（直径在5-10mm）；同时，相对于不锈钢、钻钻钳合金、钛合金等当前应用的生物医用金属材料，钳基BMG所展现的高强度、高弹性极限、低弹性模量、耐腐蚀、磁共振成像（MRI）兼容等优越性能，使其作为医用人休植入材料的应用迅速受到关注。2•必要性、可行性及重大意义目前临床应用的种植体系统仍然以进口产品占主导地位，虽然临床治疗效果比较满意，但

4、其价格不菲，适应症严格等问题将很多适合种植修复的患者拒Z门外，随着时间的推移，我国人I」老龄化问题口益严重，种植修复的需求也会加剧，因此,研制开发新型种植体系统，并将其国产化，必将为我国的广大患者带来福音，也必将产生巨大的社会和经济效益。本项口就是从这一角度出发，着重从临床应用方面，采用体外细胞学实验和动物骨内植入实验的手段，综合评价错基金属玻璃材料的生物相容性，同时探讨通过表面改性和成分优化等手段对错基金屈玻璃材料理化性能和生物学行为的影响，初步探索材料/机体相互作用的机制，力求研制岀在生物相容性和抗腐蚀性等综合性能上优于纯钛和钛合金的钻基金屈玻璃材料，为其作为新一代牙种植体材料在临床上的应

5、用以及进一步的材料改进捉供科学依据。本研究密切结合目前国内外材料发展的前沿动态，基于钻基金属玻璃材料具有良好的耐腐蚀性等特性，提出以自主开发的新型钻基金属玻璃材料为牙种植体候选材料的思想，立论科学严谨，技术路线合理。课题屮钻基金属玻璃制备由屮科院金屈所完成，对该项技术具冇自主知识产权，课题组与其冇良好的长期合作关系，可确保材料供给和技术支持。课题组成员配备合理，从实验设计到具体实施各司其职,实验技术人员经验丰富，可以指导研究生顺利完成所负责的课题任务，同时课题组研究生成员均为全日制学生，能保证实验室足够的工作时间，这些都能够保障研究可以有条不紊的进行。屮国医科大学口腔医学院屮心实验室拥有国内一

6、流实验仪器和设备，可保证实验的顺利开展。3・国内外发展现状及趋势，市场需求分析近年来，针对错基BMG作为生物医用材料的应用，国内外相继开展了以下几个方面的工作：（-）发展具有一定的GFA、不含有毒性元索披和傑的合金，诸如瑞士Ldfflei•研究组的Zr-Cu-Fe-AL华中理工大学柳林研究组的Zr-Nb-Cu-Pd-AL日木东北大学井上研究组的Zr-Co-Al^o但对这些合金的断裂韧性和疲劳性能尚缺乏研究。柳林等发现，Zr6oTi6Cui9Fe5Alio金屈玻璃的耐磨性优于TJ-6A1-4V合金（原子百分数为Tis1AlioV3H50o.4Co.3Feo.2No,2）。（二）在模拟体液中的静态

7、耐腐蚀性。Morrison等的研究表明，在磷酸盐缓冲液（PBS）屮，Vitl05的腐蚀穿透速率低于316L不锈钢，与CoCrMo和T1-6A1-4V合金相当。虽然抗局域腐蚀的能力优于316L不锈钢，但不如CoCrMoTi-6A1-4V合金。（三）生物相容性。Horton和Parsell的研究表明,Vitl05的生物相容性与商业纯钛（CP-Ti）和聚乙烯相当cBuzzi等对NIH・3T3（小鼠胚胎成