表常用骨缺损修复陶瓷材料课件

第十五章第十五章 口腔植入材料口腔植入材料 n n 【学习目标学习目标】 n n 掌握口腔植入材料的种类、常用植入材料的理化及生物学性能掌握口腔植入材料的种类、常用植入材料的理化及生物学性能 、临床应用范围。、临床应用范围。 n n 【重点内容提示重点内容提示】 n n 口腔植入材料种类、性能、应用范畴，影响材料与组织结合界口腔植入材料种类、性能、应用范畴，影响材料与组织结合界 面的因素面的因素 n n 人工牙根应用要求、材料性能，目前增强材料与骨结合的方法人工牙根应用要求、材料性能，目前增强材料与骨结合的方法 n n 颌面骨缺损修复材料性能要求及种类，陶瓷人工骨修复材料性颌面骨缺损修复材料性能要求及种类，陶瓷人工骨修复材料性 能，结合临床选择修复材料要点能，结合临床选择修复材料要点 n n 常用高分子植入材料种类、性能、临床应用常用高分子植入材料种类、性能、临床应用 本章学习目标以及重点内容介绍 第一节第一节 概概 述述 概 念 口腔植入材料: 指部分或全部埋植于口腔颌面部软组织、骨 组织的生物材料，用于修复口腔颌面部组织器官缺损并重建 其生理功能，或为口腔颌面部组织器官缺失、缺损修复重建 提供固位体，也可作为口腔颌面部疾患治疗装置 基本性能要求基本性能要求 植入材料分类 材料化学组成分类 临床用途分类临床用途分类 口腔颌面部疾患治疗用植入材料 不同形态的颌面骨折内固定板不同形态的颌面骨折内固定板 植入式化疗泵植入式化疗泵 植入材料与组织界面植入材料与组织界面 材料与组织界面的结合过程材料与组织界面的结合过程 材料与组织界面的结合过程 （一）材料化学组成与界面 u植入材料的化学组成是影响界面结 合最重要的因素 u相似的化学组成容易实现化学键结 合 （二）材料表面性状与界面（二）材料表面性状与界面 表面能表面能 植入材料表面能越高 体液对材料的润湿性越好 材料与组织的结合性越好 孔隙作用孔隙作用 （1）为组织细胞向植入材料中生长提供通道和生长场所。 （2）增大组织液与植入材料之间的接触表面积，加速反应过程。 （3）孔隙有利于局部体液循环，为长入材料内部的新生组织提供营养 。 （4）组织长入孔隙后与材料形成机械性锁结作用，显著提高两者的结 合强度。 形形 态态 与颗粒状或粉末 状材料相比，块 状材料长期植入 机体后容易导致 材料周围纤维组 织瘤样增生 外形圆钝的材料 与锐利的材料相 比，有孔材料与 无孔材料相比， 可降低瘤样增生 发生率 （三）材料力学性质与界面 u陶瓷材料本身的力学性质和在应力作用下的力传导性质，必 须与骨的力学性质和力的传导性质相匹配 u陶瓷材料与天然牙和骨组织相比，弹性模量高，刚性大，亦 形成种植体周围的应力集中，造成骨吸收和破坏。所以陶瓷材料 的力学性质影响着种植界面的稳定。 本课件主要介绍第三节内容本课件主要介绍第三节内容 第三节 骨缺损人工修复材料 一、一、 概概 述述 颌面骨修复材料种类颌面骨修复材料种类 颌面骨缺损修复材料 自体骨：主要供区骨为腓骨、肋骨、髂骨，颏部皮质骨 生物衍生骨：来源于同种异体、异种以及海洋动物骨 组织 人工修复材料：人工合成材料 （一）概 念 口腔植入材料（materials in dental implantology） 是指部分或全部埋植于口腔颌面部软组织、骨组织的生 物材料，用于修复口腔颌面部组织器官缺损并重建其生 理功能，或为口腔颌面部组织器官缺失、缺损修复重建 提供固位体，也可作为口腔颌面部疾患治疗装置 不同形态的人工骨不同形态的人工骨 （二）性能要求 特有生物学要求 （三）骨缺损人工修复材料种类（三）骨缺损人工修复材料种类 陶瓷骨修复材料 金属骨修复材料 常用的金属材料是商业纯钛（cpTi）及 钛合金，临床上以重建板作下颌骨节段 性修复，用钛网与其他材料或自体松质 骨复合进行面中份骨修复 有机高分子骨修复材料 复合型骨修复材料 本节主要介绍陶瓷类骨缺损人工修复材料 陶瓷材料 显微结构 陶瓷骨修复材料 受材料 化学组成 物理特性 显微结构 孔隙率 等影响 二、常用陶瓷类骨修复材料二、常用陶瓷类骨修复材料 陶瓷类骨修复材料陶瓷类骨修复材料 陶瓷材料 显微结构 物理性能 材料密度（ g/cm3） 努氏硬度 (MPa) 弯曲强度 （MPa） 压缩强度 （MPa） 弹性模量 （GPa） 羟基磷灰石陶瓷3.1646001001309009503550 磷酸三钙陶瓷3.14420014016047070038 生物玻璃陶瓷2.63.8617021052035050010 表 常用骨缺损修复陶瓷材料 (致密型) 物理性能 （一）羟基磷灰石（HA） n n 分子式分子式CaCa10 10(PO (PO 4 4) )6 6 (OH)(OH) 2 2 n晶体结构以磷氧四面体为基础构成，为六方晶系 人工制备方法 n n 一般为湿热法、干热法和水热法一般为湿热法、干热法和水热法 n n 基本利用水溶液反应，采用湿热法合成。反应方程式如下：基本利用水溶液反应，采用湿热法合成。反应方程式如下： Ca(NOCa(NO 3 3 ) 2 2 +(NH+(NH 4 4) )2 2 HPOHPO4 4 Ca Ca10 10(PO (PO 4 4) )6 6 (OH)(OH) 2 2 Ca(OH) Ca(OH) 2 2 +H+H 3 3 POPO4 4 Ca Ca10 10(PO (PO 4 4) )6 6 (OH)(OH) 2 2 n n 其合成工艺流程图如下：其合成工艺流程图如下： Ca(OH) Ca(OH)2 2 悬浮液 悬浮液 非结晶羟基磷灰石非结晶羟基磷灰石 非结晶非结晶 羟基磷灰石粉末羟基磷灰石粉末 压缩体压缩体 预成体预成体 羟基磷灰石成羟基磷灰石成 形体形体 应用制品应用制品 性 能 物理性能： 羟基磷灰石陶瓷质地坚硬，脆性较大，弯曲强 度低于致密骨组织，弹性模量远大于骨组织 生物化学性能： 良好生物相容性 与成骨细胞共同培养表面有成骨细胞聚集 与骨组织形成紧密化学性结合 骨传导能力强 非生物降解材料 应 用 临床上使用的羟基磷灰石陶瓷有致密块状、多孔块状和颗 粒状 l多孔块状羟基磷灰石陶瓷常用于颌骨非节段性较大缺损 的充填修复 l颗粒状羟基磷灰石陶瓷常用于颌骨小缺损的充填修复， 例如骨囊肿的充填、牙周骨缺损的充填、牙槽嵴增高、拔 牙窝的充填等 （二）生物玻璃（二）生物玻璃 n n 是具有与骨组织形成化学性结合能力的生物活性玻璃是具有与骨组织形成化学性结合能力的生物活性玻璃 n n 组成：组成： 制制 备备 生物玻璃的制备采用溶融方法获得。为了防止杂质的 混入和坩埚的污染，多采用高纯度化学试剂作原料和 白金坩埚作熔融器皿，熔融温度一般在12501350 范围 性性 能能 物理性能：生物玻璃的力学性能不是很高，脆性较 大，弯曲强度为85MPa，断裂韧性为0.54MPam ，弹性模量为79GPa 性性 能能 生物化学性能： 1. 生物反应性 植入后与组织液持续反应，表面先 形成SiO2 凝胶层，并诱发成骨细胞和纤维状蛋白肌 长入其中，从而在材料表面生成一层含钙和磷的碳 酸基羟磷灰石晶体层 2. 与骨组织化学性结合 3. 骨引导性 4. 骨形成性 应应 用用 主要是粉料，用于颌骨小缺损的充填修复 ( (三三) )生物活性玻璃陶瓷生物活性玻璃陶瓷 n生物活性玻璃陶瓷（bioactive glass ceramics, BGC），常 指含CaO及P2O5体系的微晶玻璃，最常用的是MgOCaOSiO2 P2O5系列的生物玻璃陶瓷 n组成 SiO2 22%40% MgO 7% CaO33%60% P2O5 11%44% 其他微量成分0.5%6% 性性 能能 生物活性玻璃陶瓷的强度比生物玻璃显著提高，弯曲强 度为180200MPa，断裂韧性为22.5MPam，弹性 模量为100120GPa。当生物玻璃陶瓷植入骨组织内与 骨组织接触后，其表面被体液润湿，并有不同程度溶解 ，与骨组织间存在离子交换，材料表面形成一碱性的硅 凝胶层，有利于与骨形成化学键性结合，促进骨修复 应应 用用 l多孔块状生物活性玻璃陶瓷常用来修复颅颌部骨质缺损 和矫正畸形以及外科整容术 l颗粒型的材料则一般用于牙槽嵴萎缩的防治，牙窝填塞， 骨缺损修补以及护髓，盖髓等 （四）磷酸三钙（TCPTCP） nCa3(PO4)2 l钙磷比为1.50，其物理、化学性能以及生物相容性都和羟磷 灰石很相近。 l磷酸三钙有两种晶型结构，低温型(-TCP)和高温型（- TCP） l-TCP属于三方晶系，密度为3.07g/cm3,-TCP属于单斜晶 系，密度为2.86g/cm3。相转变成相的相变温度大致为 1120-1180 性性 能能 -TCP 结晶度和机械强度比较高，生物降解性不如- TCP -TCP：可以生物降解 -TCP ：遇水逐渐硬化，与弱磷酸水溶液或有机酸溶液 混合后，在室温下能快速硬固，固化时间可控制在5-30 分钟范围。 应应 用用 l-TCP的应用范围与羟磷灰石相似，其致密体可用 于制作人工牙根，多孔体常用作骨充填和骨置换材料 l-TCP粉末具有水和硬化并逐步转变成羟磷灰石的 特性，因此可用来制备齿科水门汀和医用骨水泥 （五）羟基磷灰石与磷酸三钙双相陶瓷（五）羟基磷灰石与磷酸三钙双相陶瓷 n n 组成与性质组成与性质 l含HA和TCP两种成分，钙磷比介于1.501.67之 间，形成不同比例的HA:TCP。 l常用HA:TCP为80:20、70:30和60:40。 （五）羟基磷灰石与磷酸三钙双相陶瓷（五）羟基磷灰石与磷酸三钙双相陶瓷 n n 组成与性质组成与性质 lHA几乎不降解可保持支架材料形态结构相对稳定，并提供 骨组织成分结合的位点 lTCP尤其是-TCP具有良好降解性，为材料与组织界面类骨 磷灰石层形成，以及新骨生成提供钙及磷酸根离子 lHA/TCP在关于骨诱导研究中采用最多，也是骨诱导能力最 强的材料。固有骨诱导性的材料骨诱导能力与材料自身的化学 组成和物理结构均有关 三、临床应用选择 （一）节段性骨缺损 l多因肿瘤切除或外伤所致。 l需恢复骨的连续性并尽可能重建牙咬合功能，修复 材料的力学性能至关重要，术中便于材料与骨断端固 定。 l选择除自体骨外，钛重建板、块状PMMA、致密纳 米HA/聚酰胺复合块状材料可以应用。 （二）腔穴性骨缺损 l常见囊肿刮除术后，骨的连续性未破坏，为尽早 实现缺损区骨再生，骨植入材料的骨生成性能及临 床操作性较为重要 l多孔块状或颗粒型陶瓷人工骨、泡沫型聚四氟乙 烯，或胶原与磷酸钙复合材料可用 （三）裂