口腔修复固定金属材料的生物学性能

口腔修复固定金属材料的生物学性能

0生物原生—引言生物材料是指应用于人体和生理环境中的材料。口腔固定修复材料在人体内的生理环境中,除了接触水、无机盐以外,还接触蛋白质、细胞、组织和器官等生命有机体,因此,口腔固定修复材料会对人体发挥重要的作用和影响。在口腔固定修复领域,金属材料被广泛应用,最初镍合金、钴合金、金合金等材料应用于口腔固定修复,然而这些材料在应用中存在不同程度的缺陷,随着不断的研究,人们将钛金属作为口腔固定修复材料并广泛应用。目前常用的口腔固定修复金属材料介绍:钛以及钛合金:无毒,无害,具有较强的抗腐蚀性能,化学活性较高,有适宜的力学性能,有良好的生物相容性。还有超塑性、超弹性和形状记忆作用。金合金:以金为主要成为的合金,化学稳定性好,韧性强,延展性好,收缩小,抗腐蚀性强,是较好的固定修复材料。不锈钢:是铬镍不锈钢的锻制品,坚硬而富有弹性。化学性能稳定,抗腐蚀性能较好,在口腔唾液中其光泽及颜色均保持不变。镍铬合金:化学性能稳定,有一定的机械强度和良好塑性,加工性能好,合金韧性较大。生物相容性是生命有机体对非活性材料产生反应的一种性能。生物材料能否安全用于人体,对人体不产生损害及不良反应,应用前要进行生物学评价。金属材料应用于口腔固定修复后会产生理化性能的改变,会引起人体各种反应的发生。首先,口腔修复材料的摩擦磨损性能应与对颌牙釉质相匹配,即耐磨性低于天然牙,但与天然牙接近,因此,耐磨损性能成为评价口腔固定修复材料生物相容性指标之一。同时,生物材料作用于口腔后影响细胞周期的循环,使细胞的行为和功能发生改变。因此细胞周期的变化也是评价口腔固定修复材料的生物相容性指标之一。20世纪90年代初,很多学者提出并确定冷热对生物材料进行分子水平生物相容性研究的设想。随着分子生物学理论和技术的发展,大量先进分子生物学检测方法被应用,从而使生物材料的评价向细胞和分子水平发展。关于从分子水平上研究金属离子引起细胞凋亡的可能机制及探讨评价材料生物相容性方法的相关文章尚未见有报道。体外细胞培养是细胞水平检测金属材料生物相容性快速有效的方法,也是研究细胞周期必备的条件,体外细胞培养的研究条件易于控制,可以进行标准化研究,也可以定量定性分析,并且重复性好,灵敏度高,有利于缩短生物材料的研究周期,在评价生物材料对细胞生长、代谢及增殖等方面的影响具有重要的意义。1982年美国质量标准协会将L929成纤维细胞推荐为细胞毒性实验中的标准细胞,也是目前细胞毒性实验中应用最广泛的细胞。口腔内是富含唾液的弱碱性环境,除了含有99.4%的水以外,还含有氯化钠、氯化钾、碳酸氢钠等无机盐和一些有机物质,而且唾液的成分、数量、浓度以及pH值等经常变化,同时基本恒定的温度有利于细菌生存、繁殖与食物的酵解,从而形成一种特殊的微环境,有利于置入口腔的金属修复材料发生腐蚀性变化,导致金属材料中金属离子及其衍生物的析出,长期与机体直接接触后,将导致机体发生过敏、组织损害、肿瘤、细胞毒性等不良反应。因此,评价口腔金属固定修复材料生物相容性时,耐腐蚀性能也是其中评价指标之一。口腔金属材料的生物相容性评价除了耐摩擦性能、细胞相容性以及耐腐蚀性能,还包括其它如机体的生理生化反应变化、组织结构及功能变化等。口腔材料的生物相容性受多种因素的影响,评价材料生物相容性应从微观至宏观、从局部至整体进行体外和体内综合性评价,不能仅靠某一单项指标。文章通过研究分析口腔固定修复金属材料的摩擦学性能、细胞相容性以及耐腐蚀性能,评价各种口腔金属材料的生物相容性以及临床应用的安全性。1数据和方法1.1检索词为“口腔”文章以检索数据库的方法获取。检索时间范围2007至2011年,检索词为“口腔;金属材料;固定;修复”,选取实验分析文献14篇[17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30]。1.2材料的研究分析标准纳入标准:(1)口腔固定修复材料摩擦性能研究分析的文献。(2)口腔固定修复材料生物相容性研究分析的文献。(3)口腔固定修复材料耐腐蚀性能研究分析的文献。排除标准:(1)非原创性研究,如综述及荟萃分析等。(2)非正式出版的文献。1.3数据提取1.3.1关于口腔固定修复材料的生物兼容性的文献1.3.2在口腔固定修复材料的摩擦学性能的研究文献中1.3.3在牙科修复材料的耐腐蚀性研究中1.4分析指标(1)口腔固定修复材料的生物相容性研究分析。(2)口腔固定修复材料的摩擦学性能研究分析。(3)口腔固定修复材料的耐腐蚀性能研究分析。2材料的生物去除菌体生物建设能力研究2.1口腔固定修复材料的生物相容性研究分析2.1.1不同口腔固定修复材料的细胞相容性对比研究分析孟贺对5种不同口腔金属材料的生物相容性进行了研究分析,比较研究的材料为铜合金、金合金、钴铬合金、银钯合金和镍铬合金。王学对新型硅藻土可切削陶瓷、铸瓷、树脂以及钴铬合金、镍铬合金材料的生物相容性进行了比较研究分析。刘婷对4种不同口腔金属材料金铂合金、纯钛、钴铬合金以及镍铬合金的生物相容性进行了研究分析。而韩东对6种不同口腔金属材料的生物相容性进行了研究分析,比较研究的材料为金合金、钴铬合金、银钯合金、镍铬合金以及2号钢和3号钢,其中2号钢主要成分为镍金属72.5%,铬金属15.46%,不含铍金属。3号钢主要成分为镍金属70.5%,铬金属15.32%,含有铍金属1.52%。4组实验研究的方法、结果和结论见表1。2.1.2口腔金属材料胶原涂层壳聚糖钛复合种植体、表面硅烷化改性纯钛以及碳化硅的生物相容性研究分析梁兴宇、刘绪建和刘文伟分别对胶原涂层壳聚糖钛复合种植体、表面硅烷化改性纯钛以及碳化硅的生物相容性进行了研究分析,具体实验研究方法、结果和结论见表2。2.2口腔固定修复材料的摩擦学性能研究分析李彦对人牙釉质、韧性材料黄铜和脆性材料陶瓷的耐摩擦性能进行了比较研究分析。胡欣对钛锆铌锡合金与纯钛的耐摩擦性能进行了比较研究分析。张洁对金钯合金、银钯合金、纯钛以及镍铬合金的耐摩擦性能进行了比较研究分析。夏熹对天然牙、纯钛、钛合金以及硬质钴铬合金的耐摩擦性能进行了比较研究分析,4组实验研究的方法、结果和结论见表3。2.3口腔固定修复材料的耐腐蚀性能研究分析崔凌云对镍铬合金、钴铬合金和纯钛3种口腔金属材料的耐腐蚀性能进行了比较研究分析。党瑞杰对LRF镍铬烤瓷合金与普通镍铬烤瓷合金的耐腐蚀性能进行了比较研究分析。黎萍对钴铬合金经过冷、热不同处理后的耐腐蚀性能进行了比较研究分析。3组研究分析具体应用的实验方法、结果和结论见表4。3第四,铁的特性及金属对待口腔修复领域未形成材料组成、结构及特性。根据对于第随着口腔技术以及材料学的迅速发展,越来越多的金属合金材料应用于口腔固定修复。钛金属是目前口腔固定修复应用最广泛的生物材料,纯钛金属质轻,弹性模量低,硬度、极限抗拉强度、屈服强度和疲劳强度均高,并且能够提供良好的生物相容性。口腔固定修复金属材料在应用前应进行生物性能评价,其中包括:(1)生物安全性,对材料应用于人体前的安全使用性能进行评估评价。(2)生物相容性,对口腔金属材料应用于人体后与机体之间发生相互作用,二者对相互作用的反应能力能够保持相对稳定而不发生排斥反应。(3)生物功能性,口腔金属材料在人体环境中能够发挥最大的生理活性功能。口腔修复常用金属合金材料,合金的熔点要小于合金中单一纯金属的熔点,纯金属的熔点与凝固点温度相同。合金开始熔化与最后完全熔化的温度相差较大,在凝固时也是如此。合金的熔点是开始熔化的温度,凝固点则是开始凝固的温度。合金的熔点一般比凝固点低。此外合金的延性及展性一般比所组成的纯金属低,而韧性则增高,硬度也增高,纯金属和合金经过热处理后均可以改变原有的硬度。合金的导电性能和导热性能也比所组成的纯金属低,尤其是导电性性能降低更明显。由于合金材料的众多特性而被广泛应用于口腔修复领域。钛是一种新型金属,纯钛的强度与普通钢的强度接近,而高强度的钛合金则超过了很多合金结构钢的强度,因此钛合金的强度要远大于其它金属材料的强度。钛合金对酸性腐蚀以及应力腐蚀具有较强的抵抗性,对碱性溶液、氯化物等也具有优良的抗腐蚀性能。除此之外,钛及钛合金能很好的恢复牙体形态和功能,外形美观,色泽稳定,表面光滑,耐磨损,耐腐蚀,是一种永久的修复体,适用于一切固定者。尤其是它的生物相容性好,相当于75%的金合金,但是钛金属不属于贵金属材料。鉴于纯钛及钛合金具有较强的抗化学腐蚀性能,良好的生物相容性,质量较轻,密度低,低弹性模量和高强度等优异性能,现已被广泛应用于口腔修复领域。口腔修复材料主要的作用是代替天然牙行使咬合功能,因此材料的摩擦性能会直接影响修复材料的使用功能、修复效果和使用寿命。随着口腔材料学的发展,越来越多性能优良的口腔材料应用于临床,但不可避免地,各种材料在口腔复杂的环境中除发生自身磨损外,还造成甚至加速对天然牙的磨损。咀嚼过程就是修复材料和天然牙的磨损过程,因此耐磨性是选择牙科材料的重要因素。贵金属材料的耐磨损性能要优于非贵金属材料的耐磨损性能。金属及其合金材料植入口腔后,其中的金属离子会逐渐释放到口腔中,使口腔中的金属离子浓度逐渐升高,抑制细胞增殖分化以及细胞中某些蛋白和细胞因子的合成,甚至产生细胞毒性,诱导细胞凋亡。口腔中含有复杂的电解质环境,不论是酸性溶液还是碱性溶液都会对金属产生一定的腐蚀作用。贵金属材料生物性能及化学稳定性较好,表面形成钝化膜,具有较强的耐腐蚀性能,非贵金属耐腐蚀性能则相对较差。钛金属不属于贵金属材料,但是其表面会形成一层氧化钛钝化膜,具有较强的绝缘性和抗腐蚀性能。氧化钛钝化膜还具有催化作用,使组织液和蛋白等各种物质易于接近并附着在氧化膜上。但是氧化钛是一层较薄的钝化膜,在咀嚼磨损中容易脱落,表层氧化膜脱落之后,又形成一层新的氧化膜,由于反复的摩擦磨损脱落,使钛金属材料产生损耗导致金属离子析出。因此,在口腔修复应用之前,一般将钛金属进行表面改性处理,使钛金属具有更好的耐摩擦性能。除了文章中介绍的口腔修复材料,目前应用的口腔修复材料还有生物陶瓷如氧化硅等、