引言

钛脊合金由于拥有良好的生物力学机能、生物相容性和耐蚀性，成为当前最具吸引力的医用金属资料之一

。同时，钛脊合金还拥有对MRI无磁场滋扰、在口腔内无异味、导热率低、不易刺激牙神经蹬着点，在口腔领域展示出了优良的临床利用成效，已宽泛用于造作冠桥、种植体基台、义齿支架、正畸弓丝等，以及种植体、医用钛板、钛钉、钛网、正畸支抗钉等植人物

。

为推进钛脊合金在口腔领域的利用，论述了口腔用新型钛合金开发、钛脊合金表表改性、钛脊合金的3D打印技术在口腔领域中的利用等方面的国内利用近况和存在的问题，并对其利用进行了瞻望

。

1、口腔用钛脊合金资料的沿革

钛脊合金作为医用金属资料可追忆到20世纪40年代初，Bothe等初次把钛引入到医学领域；20世纪50年代初，英美等国度首先选取纯钛来造作接骨板、螺钉、髓内钉和髋关节等植入物器械

。

1958年，Branemark等人初次将钛合金引入到口腔领域，率先发展了对牙科钛种植体的钻研，并于1965年将其利用于临床，并提出了骨结合的理想；20世纪6O年代，Buehler利用钛镍合金的超弹性和影象效应将其用于造作正畸丝；20世纪80年代起，美、13、德等国起头将钛脊合金用于造作牙科冠、桥、基陀注卡环和冠钉等，此刻钛已越来越受到牙科医生和患者的器沉

。

2、口腔用钛脊合金资料的优势

钛脊合金作为口腔用资料的利益重要有：①在酸性和碱性环境下熔解量少，无侵蚀、变色问题；②安全性高，不会出现镍合金引起的超敏反映；③钛由于对MRI无磁场滋扰，患者做MRI查抄时毋庸拆掉义齿或种植体；④纯钛的密度仅为4.5g/cm3，与天然牙齿的密度靠近，造作的义齿沉量轻，镶牙装着感好；⑤纯钛的热传导率低，对牙髓无刺激性；⑥与传统的口腔资料相比，拥有品味时不扭转食品味路的个性

。因而，钛脊合金是迄今为止临床利用成效最佳的El腔资料之一

。

口腔用钛脊合金与其它领域的生物医用钛脊合金一样，按资料显微组织类型可分为α型钛合金(如纯钛系列)、α+β型钛合金(如Ti-6A1-4V等)和型钛合金(如Til2Mo6Zr2Fe等)

。纯钛等α型钛合金固然在生理环境中拥有良好的抗侵蚀性，但其强度较低、耐磨性较差，在口腔领域重要用于义齿、牙种植体、颅颌钉板等

。α+β型钛合金的典型代表为Ti-l5A1．4V、Ti-l5Al_7Nh等合金，拥有较高的强度和综合的加工机能，重要用于造作正畸支抗钉、种植体的中心螺钉等，也可用于颅颌钉板

。20世纪90年代以来，一系列新型β型钛合金(介稳或不变)问世

。β型钛合金拥有高强度和优良的可成形性，且拥有低弹性模量和超等耐蚀性，因而受到极大器沉并很快得到发展

。钛合金在口腔建复领域作为种植体资料、颌骨建复钉板资料、正畸弓丝资料等方面的开发也备受关注

。

3、口腔用钛脊合金资料的钻研近况

3.1口腔用新型钛合金开发

相对于其它金属资料，钛脊合金在口腔建复领域的利用较晚

。重要由于钛在高温下的反映性出格强，对铸造设备及造型资料都有出格的要求

。

早期好多钻研多集中于钛脊合金的铸造、与包埋资料层的反映、铸件的抛光、焊接等方面

。当前针对口腔用的新型钛合金的研发在急剧发展，但凭据作者在国度药监局网站的初步统计，目前国内的口腔建复用钛脊合金，蕴含种植体、颌骨接骨板、螺钉、正畸支抗钉等医疗器械仍以纯钛和Ti-6Al-4V、Ti-6A1-7Nb、TiNi合金为主，占到约80％以上

。固然这些钛脊合金拥有极度优异的机能，但其在在临床利用时会析出极微量的Al、V、Ni等离子，降低了其生物相容性，且有可能对人体造成潜在风险

。

在诸多的新型钛合金口腔建复资猜中，钛锆合金很早就引起了钻研人员确把稳，钛锆合金在经过一系列的检测分析之后，确定对人体无害，不会刺激人体，更没有致癌变与畸变的可能

。甚至有学者以为，钛锆合金是性价比最高的建复资料，适合各类各样的口腔建复

。在钛锆合金的基础上，张欣等卜开发出了新型的牙科用TiZrNbSn合金，并对合金的力学机能、耐侵蚀机能、生物安全性、摩擦磨损机能、铸造机能、焊接机能等进行了全面的钻研，以为该合金极度适合于牙科使用

。中科院金属所郝玉琳等

。

。研造的Ti24Nb4Zr7．6Sn合金由于拥有较低的弹性模量和较高的强度，也是一种极度适合口腔领域使用的新型钛合金

。由西北有色金属钻研院于振涛等研造的新型β不变型钛合金TLM和TLE合金拥有易加工成各类资料(蕴含板、棒、丝等)、综合机能良好(如中高强度、较低弹性模量、优良塑韧性、抗委顿、耐蚀等)的特点，也极度适合于齿科使用

。徐丽娟等卜钻研了一系列Mo含量分歧的Ti.Mo合金，发现Mo含量增长有利于合金组织的细化和塑性的提高

。Ti.Mo合金合适作为牙科建复资料，是一种有发展远景的口腔建复用钛合金

。

针对口腔用钛合金的抗菌性钻研方面，张二林等研造了一系列的含铜钛合金，合金中的cu元素均以．Cu抗菌相大局存在，保障了合金的整体抗菌性

。通过大量的尝试对该资料的生物安全性及其体内表的抗菌性进行了验证，为该资料的临床利用奠定了优良的理论基础

。郑玉峰等研造了新型抗菌职能型口腔正畸用TiNiAg合金，发现该合金的抗侵蚀性与纯钛相当，无显著的细胞毒性，但与TiNi合金相比阐发出了显著的抑造细菌黏附的能力，而其强度、塑性等力学参数与TiNi合金相当，有望 成为一种新型的口腔正畸资料

。TiGa和TiGe合金也适合发展成为新型的口腔建复资料

。

钛合金作为正畸资料方面，镍钛合金弓丝在正畸临床利用大体经历了3个重要的发展阶段：①通常镍钛合金弓丝时期；②超弹性镍钛合金弓丝时期；③拥有真正状态影象职能的镍钛弓丝时期

。第3代弓丝刚性低、回弹性好，其相变温度A在35左右，可在正？谇晃露饶诓啾，从而阐发出超弹性和临床所必要的状态影象职能

？陬阉康牡阅Ａ拷系，回弹性好，且拥有可成形能力，是正畸医治中期及最后精密调整阶段的梦想资料

。目前获得利用迪胙合金正畸丝资料为TMA，名义成分为Til1Mo6Zr4Sn

。在TMA合金中只有Mo一种不变结构的元素，而Mo由于熔点高，易氧化，在合金中不易均匀化引

。Nb是结构不变元素，可显著改善钛合金的塑性

。因而，牛金龙等人以TMA钛合金为基础，通过增长Nb元素，使合金拥有更高的结构不变性，也更容易加工

。

3.2口腔用钛合金的表表改性

凭据分歧的细分利用领域，口腔用钛合金的表表改性重要分为3个方向：提高钛瓷结合强度、提高生物活性、提高耐磨性

。

3.2.1钛瓷结合强度

钛脊合金在口腔建复领域利用时，由于钛瓷间的结合强度难以达到传统合金与瓷结合水平(25MPa)，临床利用易出现崩瓷景象引，因而加强钛瓷结合强度仍是目前钻研人员所关注的焦点

。

目前改善钛瓷结合强度的表表改性的步骤重要有喷砂、微弧氧化、预氧化、化学处置以及表表涂层等

。喷砂步骤操作较为轻便，通过工艺参数调整对钛表表进行喷砂处置均能够达到较好迪胙瓷结合强度

。微弧氧化法也是较好的一种提高钛瓷结合强度的步骤，微弧氧化后钛瓷的结合强度可能提高45％左右

。孙晟宇等钻研发现，在700℃时对钛进行预氧化可显著加强纯钛与瓷的结合强度

。预氧化温度对钛瓷结合强杜仔沉要影响，当预氧化温度为750℃时，钛瓷结合强度达到最大值(28.9MPa)，与未预氧化相比提高了17％L37

。纯钛经除气(真空状态)和预氧化处置后能获得较高迪胙瓷结合强度(大于25MPa)，可能满足临床使用要求

。

钛表表的过度氧化又会降低钛瓷结合强度，但在钛表表造备一层可能在高温下断绝氧向钛晶格扩散的涂层，就可预防钛在烧结过程中产生过厚的氧化膜

。目前表表改性的步骤有好多，所使用的涂层元素有铬、铂、钯、氮、硅、锆等，钛瓷结合强度随涂层种类和步骤的分歧而有所差距，但钛表表涂层技术目前还停顿在试验阶段，未能获得宽泛使用

。另表涂层法相对于喷砂、氧化等处置伎俩，必要相对较为复杂的设备装置，在齿科技工厂的遍及存在肯定现事阀难

。

3.2.2生物活性

钛脊合金作为口腔领域的植人资料，在使用过程中还存在骨结应功夫长、骨结合强度低及游离金属离子对人体组织的潜在影响等问题

。通过表表改性使其表表拥有生物活性并可能与骨组织形成生物性结合，是口腔种植资料钻研的热点之一

。李莺等以钛、种植体、表表改性、骨整合及其英文为关键词对国内表的2007年1月至2013年2月的有关文件进行了检索和分析，了局发现，牙种植体的表表个性可影响种植体植入后的生物学反映，决定组织细胞在其表表的黏附、增殖、分化及矿化，影响蛋白质的吸收，直接影响界面的骨愈合速度、骨结合率和骨结合强度，对种植体职能的正常行使拥有极度沉要的作用

。加

。多多钻研者选取各类各样的步骤来实细髦植体的表表改性以达到早期骨整合和更高的结合强度，重要蕴含3种战术，即物理改性、化学改性和生物化学改性

。物理改性重要指的是种植体表表超微结构的扭转，蕴含钛浆喷覆、喷砂酸蚀、激光处置、电解蚀刻、离子注入、物理气相沉积、表表陶瓷化等；化学改性是通过扭转载体表表的化学个性，使之产生与细胞表表分子之间的特异相互作用，不仅作用于细胞表表，并且会引起细胞内部结构和职能亲昵有关的变动，蕴含阳极氧化、溶胶凝胶、化学气相沉积、酸碱处置等；生物化学改性是通过将特定的蛋白、酶或肽固定于种植体表表，来诱导成骨细胞增殖分化，更为直接有效的推进骨整合，重要蕴含物理吸附法、化学固定法、层层自组装法及涂层载体法

。林曦等

。分析了近年来的钻研热点——种植体表表的化学特点，从化学结构、润湿性、表表电荷、表表自由能等几个角度来进行分析，其主张在于更具体地诠释表表改性后种植体活化的可能机造

。了局发现，大部门的钻研都显示亲水性的表表更有利于早期的骨结合，这可能是种植体表表带电荷越多，越能推进骨结合的形成；目前晶型的扭转对表表活性的影响机造尚 不明确，值得进一步钻研

。孙磊等通过对已有文件的分析，发现钛基种植体表表的抗菌改性可降低细菌的黏拥戴增殖，从而降低种植体周围炎的产生率，提高种植义齿建复的成功率

。这有利于进一步提高种植体的生物活性和相容性

。

3.2.3耐磨性

钛脊合金作为口腔用资料，优良的耐磨损性和抗委顿性是保险其持久使用的一个关键成分

。种植资料的耐磨性尤为沉要，种植失败时时就是由于种植体过度磨损后残留物的积累引起免疫反映，开释溶化酶，粉碎骨质导致种植体松动脱落

。纯钛的强度和耐磨损机能均较低，这不仅影响其在临床上作为种植体的利用成效，同时也限度了其在固定长桥、支架等方面的利用

。

朱禹赫等副钻研批注，在牙周守护过程中钛种植体表表可能受到分歧水平的磨损，从而影响种植体的持久使用成效，因而提醒术者在临床操作中必须纯熟把握牙周守护技术，严格节造工作压力与功率，耐心详细地进行种植体牙周守护医治，预防钛种植体受到磨损

。张哲等选取激光物理、等离子体加强化学气相沉积等步骤，在口腔用钛表表造备的类金刚石膜拥有优良的生物摩擦学机能，有望在临床利用中改善种植体／基台系统的持久不变性，提高牙种植体系统的靠得住性和服役寿命

。

3.3口腔用钛脊合金的3D打印造作

钛脊合金在口腔领域利用时重要选取的加工方式蕴含精铸、机械精加工、焊接等，拥有工艺流程复杂且实现个性化加工难题等弊端

。如建复用钛卡环、支架、义齿等的造作必要经过可熔蜡料造成切合患者个别状态的蜡模，在其表表涂覆耐火包埋料，造成铸型后搁置到铸造机中，溶解钛脊合金注入型腔，开型，算帐，激光建补，表表抛光等一系列的复杂工艺步骤

。

新鼓起的3D打印技术为口腔用钛脊合金的加工提供了一种新的思路

。3D打印技术是一种融合近净成形和增材造作的新技术，近年来获得了急剧的发展，它能够实现复杂器械的一次成形，因而能够实现一些传统造作工艺无法实现的设计，造作出更复杂的结构，这为个性化医疗提供了契机卜

。而口腔领域是最为典型的个性化医疗领域，钛脊合金的3D技术已利用到其各个细分领域，可打印多孔支架作为组织工程的支架来建复颌骨缺损；可造作金属内冠、全冠，可摘部门义齿支架，全口义齿基托；可打印个性化舌侧托槽；可造作表表拥有复杂结构的种植体，以利于更好的骨整合

。

在口腔颌面表科方面，由于口腔颌面结构复杂，个性化特点显著，各类建复与整形手术中所必要的植入体或建复体的个性化要求相当高，选取传统加工步骤难以满足要求

。3D打印技术便于个性化定造，因而在口腔颌面建复领域中拥有怪异的优势_5

。在国内，选取3D打印技术进行颌骨建复是目前最热点的钻研

。临床利用证明，钛合金3D打印下颌骨植入体造作精度高，解剖状态个别化，手术步骤单一，操作复杂性降低，手术风险幼，预防了大块骨移植，术后患者下颌骨的齐全性、陆续性、颌面状态和职能即刻得到复原，患者的咬合关系与术前无差距

。

在口腔建复方面，3D打印技术将在未来逐步包办传统建复工艺

。3D打印可基于所获得的CAD数据，进行增材打印造作并实现口腔建复领域中的传统CAM过程，可同时加工多个金属冠l5

。复义齿的三维打印设计蕴含牙基底、牙冠、牙桥、牙镶嵌等，当前的3D打印解决规划已经能够确保美满的匹配，从而削减手动过问，并实现高效、具备美满密合性的义齿加工，出格是针对复杂的临床案例，可创建复杂的内表冠结构，实现空间、职能和美学的最佳成效

。传统的义齿造作是一项对操作者有着很高要求的工作，持久以来，我国牙科技师难于造就和留用

。而3D打印速度快，精度高，既节约了功夫和劳动量，并且方便个性化定造，将突破义齿行业的瓶颈，颠覆整个行业的贸易模式

。

在牙种植方面，通过3D打印成形的牙种植体的弹性模量更靠近密质骨，能更好地满足即刻种植的需要，且其丰硕的表表描摹及优良的生物相容性为其在临床利用提供了基础[60

。意大利Leader公司已成功研发了」骨”3D打印种植体，该种植体是目前世界上第一个选取“3D激光打印金属直接成形技术”造作并获准上市的牙科种植

。」骨”种植体为梯度多孔结构，主题为致密钛，而表表表为多孔钛

。与传统种植体相比力，」骨”种植体的弹性模量更靠近人骨

。

在正畸方面，使用具备成本效益的常用矫治器CAD设计软件，3D打印技术能够轻松定造所有类型的矫治器，蕴含夜用咬合板、固位器、个性化带环、牙合板、扩弓器、生物调节器、双牙合板等

。

4、结语

随着我国国民经济的急剧发展、人丁老龄化问题和人们越发注沉健康，口腔领域用钛脊合金牙种植体、颌骨建复钉板、义齿蹬酌量将急剧增长，但与蓬勃国度相比，我国口腔领域用钛脊合金从新型资料研发、表表改性、3D打印等新技术利用到有关的医疗器械研发都存在着差距，国内口腔领域用钛脊合金产、学、研各界还要进一步亲昵合作，不休加强口腔用钛脊合金的钻研和利用

。

(1)加快不含Al、V、Ni等元素的高生物相容性的口腔用钛合金，出格是口腔领域专用迪胙脊合金研发，同时推动其尺度化

。

(2)目前用钛合金的出产厂家由于不足针对口腔领域利用的统一和高质量的内控用材尺度，这导致口腔用钛脊合金参差不齐、批次质量不变性差

。

这将严沉影响口腔用钛合金医疗器械的质量，口腔用通例钛脊合金的质量水平应进一步提升

。

(3)目前由于国内口腔领域迪胙脊合金的使用量相对较幼，针对该领域使用迪胙脊合金的系统深人的摩擦学个性钻研较少，由摩擦学个性所引起的器械寿命变动相应的钻研更少

。今后应进一步加强有关口腔用钛合金的摩擦学钻研

。

(4)钛脊合金的3D打印技术在口腔领域遍及的难度和瓶颈蕴含设备投入高、尺度化推动缓慢、加工工艺钻研少等问题

。产、学、研界应亲昵合作开发专门用于研发出产口腔义齿、颌骨网板等的专用3D打印设备，进一步国产化并降低其成本和售价；加快造订3D打印钛脊合金在口腔领域的行业尺度，这对于推动钛脊合金在口腔领域的利用也拥有极为沉要的作用

。

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