第六章口腔生物材料.ppt

,牙体组织包括：釉质、牙本质、牙骨质、牙髓牙周组织包括：牙周膜、牙槽骨、牙龈,6.1口腔材料的定义及其分类,6.1.1口腔材料的定义和发展概况：主要是指用于修补缺损的牙齿或替代缺损、缺失的牙列，使其恢复解剖形态、功能和美观的生物材料，广义上也指用在口腔预防保健和对畸形的矫正等医疗活动中的各种材料。在生物材料中，口腔材料是比较有历史的。,从历史角度看：口腔材料经历了古代、近代和现代3个时期：从使用的材料性能看：经历了天然物质、金属、陶瓷、高分子、复合材料的综合发展的过程；从医学角度看：经历了从体外到体内，从局部到全身的发展变化。,进入20世纪以来，齿科材料得到了显著的发展机会，由于化学合成技术和物理改性技术的进步，使得各种已经在使用的材料得到了进一步的改进和精制；1937年德国开发了丙烯酸酯树脂基托材料（牙托水和牙托粉），这是合成高分子在口腔领域中的重大贡献；1960年1970年之间各种水门汀材料被开发；1978年羟基磷灰石生物陶瓷作为植入材料应用于口腔临床，促使人们对模拟人体组织成份和结构材料的研究开发。,6.1.2口腔材料的分类按材料性质分类：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料按材料的用途分类：齿科填充材料、齿科印型材料、齿科模型材料、义齿材料、齿科粘结材料、齿科植入材料、齿科预防保健材料、衬层材料、包埋材料、磨平抛光材料等。,6.2口腔陶瓷材料的分类及制备,(1)口腔陶瓷材料的分类按性质可分为单纯陶瓷和陶瓷基复合材料氧化物系陶瓷和非氧化物系陶瓷惰性陶瓷和反应性陶瓷吸收性陶瓷和非吸收性陶瓷,按临床使用部位分为植入体内和非植入体内的陶瓷按临床用途分为烤瓷和金属烤瓷铸造陶瓷种植陶瓷成品陶瓷牙等。,（2）口腔陶瓷制品的制备采用天然或人工合成的材料作为原材料，经高温熔融、淬冷、粉碎及混合等工艺制备成陶瓷粉。,制备工艺,1烧结将初步烧结的陶瓷粉在低于熔点的温度下加热，获得致密高强度的结晶过程。烧结是陶瓷制品制备最关键的工艺环节，它决定了最终制品的性能。烧结过程通常伴随有气孔减少和体积收缩的变化。,2.表面涂层表面涂层是采用一定的工艺手段，将某种材料均匀、等厚、紧密结合在另一种基底材料上的技术。常采用高温熔烧、等离子喷涂、热扩散、气相沉积、离子注入、溅射、真空镀膜等工艺进行涂层。烤瓷熔附金属修复体的制作，就是采用这种工艺方法。,3.铸造将陶瓷材料熔融后注入铸模内，再冷却成预制体，再在特定的温度下经过结晶化处理，析出结晶相而瓷化，使材料获得足够强度。经过结晶化处理后进行铸造的陶瓷材料称为铸造陶瓷材料。目前多采用玻璃陶瓷进行铸造，其铸造工艺一般采用熔模铸造法（investmentcasting）或称为失蜡铸造法（lost-waxprocess）。,几类口腔陶瓷材料的特性介绍,（一）长石质陶瓷结构特点：以长石为主要原料，配以石英、白陶土及少量硼砂和着色剂。少量助熔剂用以降低陶瓷的熔点。生物学性能良好，可作为烤瓷粉的材料以及制备成品陶瓷牙、陶瓷牙面等。,（二）玻璃陶瓷结构特点：是玻璃经微晶化处理制得的多晶固体。与玻璃的不同处在于，玻璃是由无定形或非晶态的玻璃相组成，而玻璃陶瓷则是由一种或数种结晶相和残存玻璃相组成。与人体牙、骨成分相近，可作为植入人体材料，也可作为烤瓷材料、可磨削陶瓷材料和铸造陶瓷材料使用。,（三）氧化铝陶瓷结构特点：分为多晶氧化铝陶瓷和单晶氧化铝陶瓷。生物学性能：单晶氧化铝表面存在一层水化膜，使其亲水性好。a-Al2O3增多瓷体的性能逐渐提高。作为人工牙根种植体氧化铝渗透玻璃陶瓷全瓷冠,几种口腔陶瓷材料的物理机械性能,6.3陶瓷口腔材料的结构及性能,6.3.1陶瓷口腔材料的结构特点（一）陶瓷材料的结构(相组成)陶瓷材料的显微结构通常由三种不同的相组成，即结晶相、玻璃相和气相。,结晶相是陶瓷中原子、离子和分子按周期、有规律的空间排列而成的固体相，是陶瓷材料中最主要的组成相，陶瓷的物理、化学性质主要由晶相所决定。陶瓷材料的晶体结构比较复杂，晶相的结构与配料矿物和制作工艺有关。,玻璃相非晶态固体部分，存在于各晶粒间。对于不同陶瓷其玻璃相的含量不同。玻璃相的作用是充填晶粒间隙，粘接晶粒，提高陶瓷材料的致密程度；降低烧结温度、改善工艺、抑制晶粒长大等。,气相在陶瓷材料中起重要作用。气孔是陶瓷成型过程中残留于制品内的气体。气孔包括开口气孔和闭口气孔，气孔存在可使陶瓷机械性能显著下降。但对陶瓷材料的光学性能有很大影响。合理控制陶瓷中气孔的数量、形态和分布极为重要。,6.3.2陶瓷口腔材料的性能,材料在口腔疾病的治疗过程中起着重要的作用，因此，作为口腔医生其对材料的一些基本性能也是非常了解的。这些材料的性能主要包括：（1）物理性能;（2）力学性能：（3）化学性能（4）生物学性能,(2)陶瓷口腔材料的主要力学性能：压缩强度(Mpa)3453000弯曲强度(Mpa)551300拉伸强度(Mpa)24.837.4,口腔陶瓷材料是一种脆性材料,(3)陶瓷口腔材料的化学性能,口腔陶瓷是口腔材料中化学性能最稳定的材料，均可耐受许多化学物质的作用而不发生变化，长期在口腔环境条件下，对各种食物、饮料、唾液、体液、微生物及其酶的作用，不会产生变质、变性。具体的化学性能的考核指标包括：腐蚀性、扩散和吸附性、老化、化学性粘结等。,（4）口腔材料的生物学性能,口腔陶瓷材料具有较好的生物学性能，在口腔内使用安全、无毒。特别是生物陶瓷，更应具有生物相容性。安全性和相容性是口腔材料的生物学性能的最基本的要求，在此基础上，生物学性能还包括生物功能（要求植入的牙科材料与宿主局部组织的成份有很好的吻合，不仅不对机体产生损伤和破坏，而且能够承受各种力学作用，具备口腔器官所具有的基本功能）、生命功能（植入的口腔材料能够融入宿主的生命体系，最终成为宿主的一部分并能够承担宿主的生理功能。这一性能是口腔材料所要达的到最高理想境界，也是当前口腔材料研究的重要课题和目标。,6.4烤瓷材料,6.4.1烤瓷材料的基本概念烤瓷是指用于制作陶瓷修复体的瓷料。适用制作嵌体、（牙）冠、贴面等修复体。为了克服单纯烤瓷材料的本身强度不足和脆性等问题，可以利用金属底层冠（又称为金属帽状冠）的强度在其表面熔附上一种性能与其相匹配，且具有天然牙色的低溶瓷粉，这种瓷粉称为金属烤瓷材料。这种修复技术，称为烤瓷熔附金属工艺（PFM)。制成的修复体称为金属烤瓷修复体。,烤瓷熔附金属全冠牙示意图,烤瓷熔附金属全冠牙特点：,由制作过程的观察可以看到，烤瓷熔附金属全冠牙具有：形态功能好，抗折力强，颜色外观逼真，色泽稳定，表面光滑，耐磨性和抗冲击性强，有良好的生物相容性，属终身性修复等的特点。（优点）（兼具金属全冠的强度和烤瓷全冠的美观）,困难与问题：工艺较复杂，技术难度高；需要高质量的专门设备、材料；牙体切割量多；修复体颈部调配成自然色泽的难度大；瓷层的脆性大，易发生瓷裂，修理较困难等。,金瓷结合原理,（1）化学结合（Chemicalbond)：指在烧烤过程中合金表面所形成的氧化膜中的氧化物与底层瓷中的氧化物发生氧化还原反应，从而使界面发生化学反应而产生牢固的化学结合。因此，合金表面的氧化膜是化学反应的必备条件之一。（2）机械结合（Mechannicalbond)：金-瓷间相互交错状结合而产生的一种结合力。粗化的表面较之光滑面，结合强度大幅度提高。,（3）范德华力：两种极化的原子或分子在一定范围内互相靠近而产生静电吸引。合金表面的润湿效果越好，范德华力越大。（4）压缩结合(compressivebond)：是由于瓷粉与合金之间存在热膨胀系数差而产生的。一般认为，瓷的热膨胀系数应略小于金属。,影响金-瓷结合的主要因素,(1)界面润湿性的影响因素：金瓷结合的润湿性，是瓷有效而牢固熔附到金属表面的重要前提。影响这一性质的可能因素有：金属表面的污染，包括未除净的包埋料；金属表面因不适当地使用碳化硅磨头打磨残留金属表面的sic；待涂覆瓷的全瓷结合面受到不洁净物的污染，如手指、灰尘等；,合金质量差，基质内含有气泡；铸造时因熔融温度过高铸件内混入气泡；金瓷结合面预氧化排气不正确等。(2)金-瓷热膨胀系数的影响因素：金属和瓷粉的热力学匹配性即热膨胀系数，涉及到界面残余应力的大小，是瓷裂和瓷层剥脱的重要原因。,烤瓷合金及瓷粉的要求：,包括生物学匹配，金瓷匹配和色泽匹配三方面：1.合金与瓷粉应有良好的生物相容性，符合口腔生物医学材料的基本要求。2.两种材料应具有适当机械强度和硬度，正常功能和力下不致变形和磨损。3.两者的化学成分应各含有一种或一种以上的元素，在高温熔附时发生化学反应，促使两种材料能紧密的结合成一个整体，实现化学结合。,患牙应具备的条件：,1.牙髓：尽可能在活髓牙上进行烤瓷冠修复，但在固定修复的牙体预备后或冠粘固后可出现延迟反应。龋患牙应经过完整的治疗后再作牙体预备。2.功能与解剖形态的恢复：烤瓷全冠的修复需要恢复或改善患牙的基本解剖学形态和功能。3.牙周组织：冠的邻面突度过大过小会导致邻接异常，关系的不良设计可引起龈组织不良反应。4.牙体预备的均匀性(烤瓷是在原有的牙齿上的修复，因此，患者的口腔要有能够提供金属帽放置的位置，这点就是与种植牙的区别。）,适应症：1.氟斑牙、变色牙、四环素染色牙、锥形牙、釉质发育不全等，不宜用其它方法修复或患者要求美观而又永久修复的患牙。2.龋洞或外伤等造成牙体缺损较大而无法充填治疗的牙。3.前牙错位、扭转而不宜或不能作正畸治疗者。4.需作烤瓷桥固位体的基牙。,根据不同熔点范围分为三类：高熔烤瓷材料12001450中熔烤瓷材料10501200低熔烤瓷材料8501050按材料的成分分为二类：长石质烤瓷（传统型）和氧化铝质烤瓷。,烤瓷材料的分类,6.5口腔种植材料,6.5.1口腔种植材料的概念及其分类口腔种植材料是指植入到颌骨内、骨膜下或黏膜内等的部位，替代牙或颌骨缺损缺失，并恢复其功能的材料。目前，口腔人工种植包括人工牙根种植和口腔人骨种植两个方面。,常见的口腔种植材料介绍,金属材料金属在满足基本生物相容的前提下，具有突出的机械性能优势，致使它成为应用早，且至今仍被广泛采用的一类种植材料。其中钛及钛合金由于具有良好的生物学性能和理想的力学性能，成为目前应用最广、最受青睐的一种金属。非金属材料陶瓷较金属材料具有明显的优点，如生物相容性好，多数具有引导成骨作用；色泽与自然牙接近，成为近年生物材料发展的一个热点。,碳素材料碳素主要是一种玻璃碳，具有良好的化学及生物学稳定性，但机械性能差、脆性大、易折断。高分子材料高分子材料的弹性模量低，具有较好的骨适应性，但强度低、且存在着降解与老化的问题，故目前极少用作种植材料。不过随着其自身性能的改善和提高，有可能成为未来的一种潜在的种植材料。复合材料目前复合材料主要是利用涂层技术，将生物活性材料复合于金属材料表面，弥补各自材料不足，使所形成的新材料理想化。然而，由于传统涂层方法存在的缺陷，使这类复合材料远未发挥出它的最大优势。这是未来种植材料的一个有前景的发展方向。,6.5.3口腔种植义齿的结构和特点,种植义齿的结构,种植义齿的结构,、牙种植体的下部结构：1、体部(人工牙根）是种植义齿植入组织内，获得支持、固位、稳定的部分。2、颈部是种植体穿过牙槽嵴顶粘骨膜处的较短部分。3、基桩或基台该结构是种植体露在黏膜外的部分，为上部结构提供固位、支持和稳定牙种植体。,（二）牙种植体的上部结构1、人造冠：种植单冠或联冠的上部结构是人造冠。2、金属支架：金属支架的作用是增加上部结构的强度、固位及分散牙合力。3、人工牙：人工牙用以代替缺失的天然牙。4、基托：边缘伸展少，范围小，其组织面应与黏膜紧密贴合，以便使其在功能运动中能与基桩较均匀地分担咬合力。,缺点：(1)种植牙整个治疗时间比较长，一般需要半年的时间。(2)种植牙由于材料和工艺要求较高，所以价格昂贵。(3)种植牙作为一项手术，对医生要求较高。,6.6齿科用水门汀材料,6.6.1概念齿科用水门汀是指一类暂时性齿科填充材料。通常由金属盐或其氧化物作为粉剂与专用的液体调和液构成的无机非金属修复材料。也称为齿科粘固材料。主要用于各种修复体的粘结、乳牙和恒牙的填充、根管填充、暂封、保髓等。齿科用水门汀是一个多品种材料的通称，来源于英文cement的译音。,全烤瓷桥,齿科粘接材料(水门汀）的功能,将修复体或者是矫治器粘着于牙齿内或牙齿表面洞衬剂保护牙髓同时可兼作牙体修复材料目前还没有发现一种粘接材料可以满足多种要求。,粘接机制,粘接力的形成化学键力（主价键力）共价键和离子键分子间作用力（次价键力）范德华力和氢键力静电吸引力机械作用力本质是摩擦力,6.6.2水门汀的分类按用途分：粘结水门汀、填充水门汀、衬层水门汀等按成分分：硫酸锌水门汀、聚羧酸锌水门汀、氧化锌丁香酚水门汀、玻璃离子体水门汀、磷酸铜水门汀、硅酸盐水门汀等。其中，除氢氧化钙外，水门汀的凝固反应都可以视为酸性液体与碱性粉体之间的反应。,6.6.3性能要求：（1）物理性能要求水门汀的色泽接近天然牙，且能够在口腔环境中不变色、不褪色，色泽稳定性好；能阻隔冷、热及