種植體周圍炎凈化處理對牙種植體鈦合金表面粗...（一）
種植體周圍炎凈化處理對牙種植體鈦合金表面粗糙度和化學性質的影響：對骨整合的影響
種植體周圍炎凈化處理對牙種植體鈦合金表面粗糙度和化學性質的影響：對骨整合的影響
?Jordi Diaz-Marcos, PhD?1??Joan Vilana Balastegui, MSc?1??Angel F. Espías Gómez, DDS, MS, PhD?2?Luis Alberto Sánchez Soler, Dr.??Frédéric Parahy, Dr.?2
?1University of Barcelona (UB), 科學技術中心 (CCiTUB), 西拔牙巴塞羅那SPM實驗室,
?2巴塞羅那大學(UB), Faculty of Dentistry, L'Hospitalet Ll., Spain
2014年2月19日
?
鈦（Ti）合金為生物相容性材料，經常用于人體植入物，尤其是在牙科中。本研究對種植體常用的Ti-6Al-4V（TAV）合金進行不同類型的種植體周圍炎（種植體周圍牙齦及牙齒組織感染）牙科處理，以探討合金表面粗糙度和化學性質所受的影響。本研究旨在更好地了解這些常用的牙科處理方法是否有助于提高種植體與骨結合的能力，即愈合過程骨再整合到種植體材料中的能力。研究了各種牙科處理方法（比如超聲處理、噴射拋光、激光照明和化學物質處理）對Ti合金表面粗糙度和化學性質的影響。如果運用得當，這些牙科方法或可在成功治療種植體周圍炎后提高Ti合金種植體的骨再整合概率。
前言
背景
Ti合金牙種植體長期的成功應用，在很大程度上取決于快速愈合過程材料與頜骨的安全結合（骨整合）[1]。Ti合金的表面形貌對牙種植體的長期應用的成功性至關重要。過去十年，為了改進骨整合過程，專家們致力于開發Ti種植體材料的處理方法[2]。最近的研究發現，Ti合金種植體的理化改性，導致除骨形成反應受到調節之外，細胞募集、黏附、炎癥和骨重建活動也受到顯著調節[3]。牙種植體應用總體上取得了很大成功，大約96%留在患者體內10年以上。圖1示出牙種植體（帶基臺和牙冠）置入口腔頜骨的一般過程。
近年來，人們針對種植體周圍牙質組織感染（種植體周圍炎）提出了若干處理策略（機械、化學、物理化學等）[4]。種植體周圍炎是“種植體周圍的發炎過程，其特點為軟組織發炎和支持骨丟失”[5]。如果愈合過程允許發生骨整合，將人工基臺和牙冠安裝到牙種植體上，以取代缺失的牙齒。但如果種植體周圍牙齦和牙質組織的炎癥是由細菌感染引起的，牙種植體將有可能發生骨丟失并發癥。有利的牙種植體特性，即氧化鈦有助于細胞黏附的高度反應性，因細菌存在及其代謝活性殘留而改變。因此，受污染表面相當于異物，會加重種植體周圍軟組織炎癥和骨喪失。種植體周圍炎的處理涉及表面去污和清潔。適當使用這些不同的種植體周圍炎處理方法，或許可以使Ti合金表面改性，促進宿主對種植體的反應[6]。本報告討論不同牙科處理方法對Ti合金種植體材料表面特性的影響，以及種植體周圍炎愈合過程這些處理方法是否可以加快牙種植體的骨整合。牙種植體骨整合耗時較長（3～6月），因此可以加快這種現象的表面改性將縮短愈合時間，降低失效率，并將患者的不適感降至最低程度[7]。
? 
?
A???????????? B
?
?
C?????????????????????????????????????????????? D
圖1A–D：鈦（Ti）合金牙種植體置入頜骨示意圖：A）置入頜骨的典型Ti種植體；B）與骨結合的種植體（帶支撐牙冠的固定基臺；C）和D）種植體示例，帶有基臺和取替缺失牙齒的粘結牙橋。
表面粗糙度的影響
改進鈦種植體表面形貌，可以增強骨與種植體的接觸以及改進界面的力學性能[8–11]。在缺乏對照比較臨床試驗的情況下，累積的實驗證據支持使用表面形貌得到改進的鈦種植體[12]。
表面粗糙度已被確定為一個重要的參數，該參數與種植體材料錨定到骨組織的能力相關[13]。增大種植體材料表面粗糙度的方法多種多樣，最常用的是：加工、噴砂、酸蝕、陽極氧化、激光改性，或上述技術的組合。此外，已根據其表面粗糙度平均值（Sa），即表面的平均峰高和平均谷深，將市售種植體分為四類：光滑（Sa?<?0.5μm）、輕微粗糙（0.5μm?<?Sa?<?1.0μm）、中度粗糙（1.0μm?<?Sa?<?2.0μm）和粗糙（Sa?>?2.0μm）[14]。另一個重要的參數是Sdar，它表示粗糙表面參照完全平坦光滑的表面展開后的面積。根據Teughels等[15]，種植體表面粗糙度及其化學成分對菌斑結構數量和質量具有顯著的影響。最后，目前沒有證據表明暴露于口腔的種植體表面將形成其成分取決于表面粗糙度的生物膜?[16–17]。種植體形貌如何表示和分類？Wennerberg簡要回顧了適用于牙種植體的形貌測量方法。為了解釋平均平面形貌要素的各向同性偏差，必須進行三維（3D）測量[18]。接觸式儀器，比如表面輪廓儀，會低估表面形貌尺寸。以鈦合金等軟材料制成的螺旋狀種植體，其評估首選光學儀器[19]。2D表面測量和表征的局限性，推動了高效實用的3D表面測量和表征技術的開發。借助三維技術可以更好地了解表面的功能狀態。
實驗方法
鈦合金改性工藝
總共分析了25件圓柱形種植體（每種樣品5件，對照樣品+4種處理工藝），種植體原料為5號商業純（CP）鈦（Ti）合金（PM國際供應商，LLC，EEUU），即Ti-6Al-4V（TAV），其成分為90%?Ti、6%?Al（鋁）和4%?V（釩）。樣品直徑10mm、長5mm。以幾種不同的牙科常用方法處理種植體樣品的表面：
化學方法：接觸四環素和光敏劑；
物理方法：超聲處理
物理化學方法：碳酸氫鹽噴射拋光；
下文將予以詳述。
顯微技術
使用下列顯微技術：
共聚焦顯微鏡（CM）：CM提供一種獲取物體3D圖像的便利手段。用Leica DCM 3D雙系統測量表面形貌和計算表面粗糙度參數。以放大率為20x、數值孔徑（NA）為0.50的共聚焦物鏡獲取圖像。
原子力顯微鏡（AFM）：在室溫下用配備Nanoscope?IVa控制器（Bruker）的Dimension?3100 AFM鏡頭進行AFM研究。所有AFM圖像均用矩形硅懸臂（標稱頂端針尖半徑為10nm、彈簧常數為15?N/m、共振頻率為145kHz）以敲擊模式記錄，掃描速率為1Hz，每張圖像512×512個數據點。
掃描電子顯微鏡（SEM）和能量色散X射線譜（EDS）：用JSM-7100F?SEM（JEOL）和INCA?250?EDS（Oxford Instruments）研究Ti合金的表面形貌和組成。操作條件如下：加速電壓15kV、放大率200x、工作距離10mm。
