种植体表面改性方法的研究进展

于津建，温黎明，朱晔，宋阳阳，郑天霞，戚孟春

(华北理工大学 口腔医学院，河北 唐山)

0 引言

对于牙列缺损，牙列缺失，牙科种植体修复较固定桥修复有很多优势，尤其是前牙区单个牙齿缺失[1]。种植体植入后，长期成功率是非常高的。但是，仍有部分患者种植体植入后失败。在植入后的几个月，有1-2%的患者骨结合不足导致植入失败。5%左右的患者在骨结合成功后几年内出现继发性种植手术失败[2]。种植体稳定性和植入后有效的骨结合是影响成功率的主要原因[3][4]。

不仅种植体界面的体积和骨质量影响骨结合形成，种植体的设计和表面处理也影响骨结合[5][6]。表面改性对加速骨结合非常重要[7]。本篇综述主要介绍了几种具有代表性的牙科种植体表面改性方法的最新进展。

1 喷砂

喷砂采用的是加压喷涂的方式，会产生宏观粗糙度约为10-20μm 不同深度的凹坑，来提高氧化铝(Al2O) 和二氧化钛(TiO2)表面的不规则性物理形态[8]。Albrektsson 等人研究表明，适度的表面粗糙度可促进骨结合[9]。种植体旋转速度，喷砂的压力大小，喷砂时间，喷砂颗粒物大小，何种喷砂颗粒物，喷砂机距离种植体表面距离都将决定最终表面处理效果。喷砂的主要优势在于，可以促进成骨细胞增值，分化，粘附。与此同时，喷砂技术的主要缺点在于，喷砂颗粒物会卡在种植体表面[10-13]。

2 酸蚀

经过酸蚀处理的种植体表面，呈现均匀的不规则性，增加了表面面积及生物粘附性[14]。酸蚀后，既增加了宏观粗糙度，也增加了微观粗糙度，与自然形成的种植体表面氧化层相比，具有更高的骨结合能力[15]。酸性处理溶液的浓度、工艺温度和时间，将决定种植体表面的粗糙程度和化学侵入深度[16]。

酸蚀和喷砂常常一起应用于种植体表面改性。使用喷砂工艺来制造出表面最佳粗糙度，使用酸蚀技术，来继续改变种植体表面形貌和化学组成。喷砂与酸蚀的结合，可以得到更具有生物相容性的粗糙度，同时也消除了喷砂过程中残留的颗粒物，缓冲了尖锐的边角，在种植体表面形成了更多的微小凹坑，增加了不规则性[17]。Aljateeli 研究表明，对于喷砂过后的种植体表面，再经过酸蚀后，可以清除残留的氧化铝颗粒，并且具有生物相容性，无细胞毒性。另外，喷砂和酸蚀影响了细胞的粘附，附着在种植体表面的成骨细胞形态规则，且有许多伪足细胞。Aljateeli 等人认为，喷砂和酸蚀可以提供更好的骨结合[18]。

3 阳极氧化

阳极氧化是种植体表面的电化学处理，通过电解的过程增加氧化层厚度。电解过程中，Ti 位于阳极，Ti 被氧化成TiO2，TiO2 层增厚，粗化。通过扫描电镜观察，种植体表面出现许多大大小小的火山状微孔。施加的电位、表面处理时间、电解液的类型，浓度等都会决定阳极氧化后的种植体表面性质[19,20]。用钛材料制成的种植体，生物相容性表面是二氧化钛，它是钛表面暴露于空气中自然氧化形成。但是，这种方式形成的二氧化钛非常薄，大约只有几纳米。天然形成的氧化层很薄，容易被破坏，生物活性不能让骨与骨之间直接接触[21]。在种植体表面使用阳极氧化的工艺处理过后，钛表面可以形成质地粗糙的TiO2 层，表面有大量纳米结构的微孔，耐腐蚀性也随之增强，生物相容性也获得了提高[22,23]。表面形成纳米级的孔隙结构，抗炎药物，生长因子，抗生素等可以储存在孔隙内，可以进一步增强药物缓释能力[24]。

4 紫外光功能化

紫外光功能化指的是种植体表面经过紫外光处理后，表面发生改性，包括物理化学性质的改变和生物能力的提高，Aita 等人研究表明，紫外光功能化加快了骨结合速度，提高了骨结合水平。经过紫外光处理后，软组织干预种植体表面比例不足1%，未处理的软组织干预种植体表面比例为21%。在早期愈合阶段(14 天)，经过紫外光处理的种植体表面比未经处理的对照组高3 倍骨结合强度。经过紫外光处理的种植体，在第二周和第八周具有相同的骨结合，由此说明，紫外光处理可能将骨结合过程加速4 倍[25]。Yadav 等人通过紫外光功能化表面对种植体进行处理，与未处理的对照组进行比较，发现经过紫外光处理的样品耐腐蚀性显著增强，紫外光处理的种植体表面细胞生长显著提高，因此，可以预测紫外光功能化种植体表面也将增强骨结合，加快骨结合速度[26]。Makoto 等人研究表明，经过紫外光照射后，不仅可以促进骨结合，还能够提高种植体的使用时间[27]。

5 二氧化钛纳米管

二氧化钛纳米管的直径和长度通常随着氧化过程的电压和时间的增加而增加[28-30]。体内实验显示，种植体表面改性成二氧化钛纳米管后，疏松的骨组织和种植体之间骨结合良好。同时实验证实，二氧化钛纳米管表面具有长期抗菌性，这可能与TiO2 纳米管的亲水性让细菌和纳米管表面分离有关[31,32]。

6 氟化物处理

氟化物有助于骨矿化，因为它的性质对钙很有吸引力[33]。表面的氟化物修饰已经显示出在植入牙种植体后愈合的早期阶段改善骨整合[34]。在临床试验中，具有氟处理的表面的牙种植体显示出很高的成功率和存活率。这些经氟化物处理的种植体已经支持了无牙下颌的修复，10 年内存活率为100%[35]。在Cooper 等人体外的人骨髓间充质细胞和体内的大鼠胫骨模型)的平行体内外研究中，结果表明，氟离子处理TiO2 磨粒爆裂的钛基质在体外促进了人骨髓间充质干细胞的成骨分化，并显著增加了体内骨与种植体的接触。结果表明，氟离子处理的TiO2 磨粒爆裂的钛基质在体外促进了人骨髓间充质干细胞的成骨分化，并显著增加了体内骨与种植体的接触[36-41]。

本文综述了几种在全球市场上广泛使用或极有可能在临床上使用的牙种植体表面改性。所有这些回顾的表面改性都是为了加速早期的骨结合反应。