本發(fā)明屬于牙種植體領(lǐng)域，尤其涉及一種3d打印仿生牙種植體及其制作方法。

背景技術(shù)：

隨著人類平均年齡的增長(zhǎng)，牙齒的修復(fù)工作在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域日益重要，而牙齒種植是牙齒修復(fù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。作為外部植入口腔內(nèi)的牙種植體，其與牙槽骨鏈接強(qiáng)度、自身的力學(xué)性能以及生物相容性是影響牙種植體使用效果的主要因素。

目前商業(yè)化的牙種植體為全致密型種植體，其表面經(jīng)噴砂、酸蝕處理形成納米微結(jié)構(gòu)，有利于骨細(xì)胞的生長(zhǎng)，已成為公認(rèn)較成功的骨替代材料。但是，全致密型的種植體存在著諸多缺陷：力學(xué)相容性差,其彈性模量(110gpa)與骨質(zhì)的彈性模量(2-18gpa)相差太大,植入體與骨組織界面易產(chǎn)生應(yīng)力集中和應(yīng)力遮擋效應(yīng),骨界面易發(fā)生慢性疲勞破壞,導(dǎo)致植入體松動(dòng)下沉和脫位,影響植入體的成功率；同時(shí)，其生物活性較差,缺乏骨誘導(dǎo)和骨傳導(dǎo)能力,因而愈合時(shí)間較長(zhǎng),達(dá)到穩(wěn)定的骨結(jié)合一般需要3-6個(gè)月的時(shí)間。并且，在將這種商業(yè)化的牙種植體應(yīng)用于即刻種植時(shí)，也會(huì)存在拔牙創(chuàng)使即刻種植難以初期關(guān)閉創(chuàng)口以及種植初期穩(wěn)定性差等問題。

因此，如何提供一種可克服目前因種植體彈性模量與骨質(zhì)的彈性模量相差大而導(dǎo)致的易松動(dòng)脫落，且能夠縮短骨愈合時(shí)間的牙種植體，將是本領(lǐng)域所急需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種3d打印仿生牙種植體及其制作方法，該種植體可避免因種植體彈性模量與骨質(zhì)的彈性模量相差大而導(dǎo)致的易松動(dòng)脫落，且其具有較強(qiáng)的生物活性，從而能夠大大縮短骨愈合時(shí)間。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種3d打印仿生牙種植體，包括種植體本體，還包括與所述種植體本體外表面結(jié)合為一體的殼聚糖納米涂層，所述種植體本體包括牙頸部基臺(tái)和位于所述牙頸部基臺(tái)下方的、與所述牙頸部基臺(tái)一體式連接的牙根，其中，所述牙根為全層三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述種植體本體是基于患者術(shù)前牙根3d圖像形狀的種植體本體。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔徑大小為300μm，孔隙率為30％-70％，優(yōu)選孔隙率為50％。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述牙頸部基臺(tái)包括齦上基臺(tái)和位于所述齦上基臺(tái)下方的齦下基臺(tái)，所述齦上基臺(tái)的頂部與牙冠相連接，所述齦上基臺(tái)的底部與所述齦下基臺(tái)的頂部相連續(xù)，所述齦下基臺(tái)與所述牙根相連續(xù)。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述齦下基臺(tái)的底部與牙槽骨相齊平，所述齦下基臺(tái)的底部與牙槽骨相齊平，頂部與牙齦袖口相齊平。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述齦上基臺(tái)的底部與所述齦下基臺(tái)的頂部之間留有1mm的肩臺(tái)，所述肩臺(tái)具有與所述齦下基臺(tái)呈45°的斜平面。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述齦上基臺(tái)的近遠(yuǎn)中向以及頰舌向分別留有約1mm的固位溝。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述種植體本體的制作材料為20-50μm的鈦粉末顆粒。

本發(fā)明的另一方面提供了一種如上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的3d打印仿生牙種植體的制作方法，包括以下步驟：

獲取患者術(shù)前的牙根3d圖像，通過區(qū)域增長(zhǎng)提取目標(biāo)減數(shù)牙數(shù)據(jù)，建立仿生牙種植體的3d模型，對(duì)所述3d模型進(jìn)行平滑、降噪、修整、優(yōu)化后進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化；利用選擇性電子束燒結(jié)設(shè)備q10制作3d實(shí)體，條件為：以鈦合金粉末為原料，層厚0.05mm，生產(chǎn)速度80cm3/h，氦氣作為惰性保護(hù)氣體；將燒結(jié)完成后的產(chǎn)品在粉末回收系統(tǒng)中進(jìn)行清理，回收粉末并進(jìn)行超聲波初次清洗，然后分別置于丙酮、乙醇和雙蒸水中超聲波振蕩處理15分鐘，重復(fù)清洗兩次，然后置于37℃熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干，高溫高壓滅菌后得到3d仿生牙實(shí)體；

然后將所述3d仿生牙實(shí)體浸泡在含有殼聚糖的乙酸溶液與三聚磷酸鈉溶液以體積比10:1混合形成的殼聚糖納米溫敏水凝膠涂層溶液中10分鐘，取出后在37℃恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥，重復(fù)3次，得到3d打印仿生牙種植體。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

1、本發(fā)明所提供的3d打印仿生牙種植體是基于患者術(shù)前牙根3d圖像形狀的種植體本體，經(jīng)技術(shù)處理后，利用3d打印技術(shù)可準(zhǔn)確無誤的制作與拔牙窩相匹配的種植體以進(jìn)行植入，為其應(yīng)用于即刻種植奠定基礎(chǔ)，從而可克服拔牙創(chuàng)使即刻種植難以初期關(guān)閉創(chuàng)口以及種植初期穩(wěn)定性差等問題。

2、本發(fā)明所提供的3d打印仿生牙種植體為多孔的仿生牙種植體，其接近骨小梁結(jié)構(gòu)，同時(shí)該仿生牙種植體的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)空隙分布均勻，增加了種植體與骨結(jié)合的表面積，有利于血液的快速附著以及促進(jìn)血液的代謝，有利于骨結(jié)合以及縮短骨結(jié)合時(shí)間。

3、本發(fā)明所提供的3d打印仿生牙種植體的表面涂布有抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的殼聚糖納米涂層，具有低毒、良好的生物相容性和生物降解性，同時(shí)具有較強(qiáng)的抑制牙周致病菌的能力，以降低種植體周圍炎的發(fā)生。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的3d打印仿生牙種植體的結(jié)構(gòu)示意圖；

在上述附圖中，各附圖標(biāo)記代表：1-種植體本體；2-牙根；3-齦上基臺(tái)；4-齦下基臺(tái)；5-牙槽骨；6-牙齦袖口；7-肩臺(tái)；8-固位溝。

具體實(shí)施方式

下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種3d打印仿生牙種植體，包括種植體本體1，還包括與種植體本體1外表面結(jié)合為一體的殼聚糖納米涂層，種植體本體1包括牙頸部基臺(tái)和位于牙頸部基臺(tái)下方的、與牙頸部基臺(tái)一體式連接的牙根2，其中，牙根2為全層三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

在上述結(jié)構(gòu)中，牙根2為三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的牙種植體相比，此三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與骨小梁的結(jié)構(gòu)相似，三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙分布均勻，相互貫通，增加了牙種植體與骨結(jié)合的表面積，有利于血液的快速附著以及促進(jìn)血液的代謝，從而有利于骨結(jié)合以及縮短骨結(jié)合時(shí)間。并且，在該結(jié)構(gòu)中，種植體本體1外表面還結(jié)合有殼聚糖納米涂層，其中，殼聚糖納米粒是天然多糖中唯一存在的堿性氨基多糖，具有骨誘導(dǎo)能力，可促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化和生長(zhǎng)，抑制破骨細(xì)胞的吸收；同時(shí)，殼聚糖水凝膠具有低毒、良好的生物相容性和生物降解性，含有其的溫敏水具有較強(qiáng)的抑制牙周致病菌的能力，可有效降低種植體周圍炎癥的發(fā)生。

進(jìn)一步，上述結(jié)構(gòu)中的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔徑大小為300μm，孔隙率為30％-70％，優(yōu)選孔隙率為50％。研究表明，孔隙率為30％、70％時(shí)分別與皮質(zhì)骨(12.6-21gpa)、松質(zhì)骨化(5-3.5gpa)的彈性模量相似，為避免產(chǎn)生牙種植體與骨界面應(yīng)力集中、應(yīng)力遮擋以及剪切力等現(xiàn)象，網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的孔隙率優(yōu)選為50％，該孔隙率既可以保證牙種植體與骨有相似的彈性模量和強(qiáng)度，又可以保證成骨細(xì)胞的長(zhǎng)入。

在上述結(jié)構(gòu)中，種植體本體1是基于患者術(shù)前牙根2的3d圖像形狀的種植體本體1。具體的，其是經(jīng)技術(shù)處理并獲得共同就位道后利用3d打印技術(shù)準(zhǔn)確無誤制作的與拔牙窩相匹配的種植體。

相比于傳統(tǒng)種植體的基臺(tái)尺寸的大小是固定的，不能體現(xiàn)出“個(gè)性化”的要求，上述結(jié)構(gòu)中的牙頸部基臺(tái)的外形是仿照牙頸部設(shè)計(jì)的，其不僅能體現(xiàn)出“個(gè)性化”的要求，還能提供良好的修復(fù)體穿齦外形及邊緣密合性、提供合適的共同就位道。具體的，在上述結(jié)構(gòu)中，牙頸部基臺(tái)包括齦上基臺(tái)3和位于齦上基臺(tái)3下方的齦下基臺(tái)4，齦上基臺(tái)3的頂部與牙冠相連接，齦上基臺(tái)3的底部與齦下基臺(tái)4的頂部相連續(xù)，齦下基臺(tái)4與牙根2相連續(xù)。進(jìn)一步，齦下基臺(tái)4的外形具有實(shí)心、光滑的圓柱面，外型與拔除的患牙的牙頸部一致。齦上基臺(tái)3的外形具有實(shí)心、光滑、聚合度為6°的斜平面，頂部為光滑的圓平面，其與牙冠以粘結(jié)的方式進(jìn)行連接。

進(jìn)一步，在上述結(jié)構(gòu)中，齦下基臺(tái)4的底部與牙槽骨5相齊平，齦下基臺(tái)4的頂部與牙齦袖口6相平齊，高度為3mm；齦上基臺(tái)3的底部與齦下基臺(tái)4的頂部之間留有1mm的肩臺(tái)7，肩臺(tái)7具有與齦下基臺(tái)呈45°的斜平面。這主要是考慮到種植體的牙齦袖口6為種植體與牙齦接觸形成的界面，由牙槽骨5嵴頂冠方的結(jié)締組織(約1mm)和結(jié)合上皮(約2mm)組成，在牙齦與種植體交界面形成生物學(xué)封閉，形成齦溝底部，維護(hù)種植體周圍的健康。齦下基臺(tái)4頂部與齦上基臺(tái)3的底部交接的肩臺(tái)7與齦溝底部相平齊，可防止種植體鈦金屬顏色透過牙齦或由于后期牙齦退縮造成的金屬暴露，確保了種植牙的牙頸部的美學(xué)效果。由于該3d打印仿生種植體可于體外完成種植體與上部牙冠的粘接，實(shí)現(xiàn)高度拋光，因此可避免粘接劑外溢殘留于齦溝對(duì)種植體周圍軟組織的不良刺激。同時(shí)，在齦上基臺(tái)3的近遠(yuǎn)中向以及頰舌向分別留有約1mm的固位溝8，可增加冠與基臺(tái)的接觸面積，以確保有良好的固位力。

需要說明的是，傳統(tǒng)牙種植體的表面處理多種多樣，常用的方法為噴砂酸嗜表面處理。但為了可以形成天然的硼砂酸蝕效果，并且減少制作的步驟以及節(jié)省成本，本實(shí)施例所提供的牙種植體是以大小為20-50μm的鈦粉末顆粒為原材料。

實(shí)施例2

本實(shí)施例還提供了一種上述3d打印仿生牙種植體的制作方法，包括以下步驟：

步驟1：獲取患者術(shù)前的牙根23d圖像，通過區(qū)域增長(zhǎng)提取目標(biāo)減數(shù)牙數(shù)據(jù)，建立仿生牙種植體的3d模型，對(duì)3d模型進(jìn)行平滑、降噪、修整、優(yōu)化后進(jìn)行格式轉(zhuǎn)化；

步驟2：利用選擇性電子束燒結(jié)設(shè)備q10制作3d實(shí)體，條件為：以鈦合金粉末為原料，層厚0.05mm，生產(chǎn)速度80cm3/h，氦氣作為惰性保護(hù)氣體；將燒結(jié)完成后的產(chǎn)品在粉末回收系統(tǒng)中進(jìn)行清理，回收粉末并進(jìn)行超聲波初次清洗，然后分別置于丙酮、乙醇和雙蒸水中超聲波振蕩處理15分鐘，重復(fù)清洗兩次，然后置于37℃熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干，高溫高壓滅菌后得到3d仿生牙實(shí)體；

步驟3：將3d仿生牙實(shí)體浸泡在含有殼聚糖的乙酸溶液與三聚磷酸鈉溶液以體積比10:1混合形成的殼聚糖納米溫敏水凝膠涂層溶液中10分鐘，取出后在37℃恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥，重復(fù)3次，得到3d打印仿生牙種植體。

由本實(shí)施例所提供的上述步驟制備得到的3d打印仿生牙種植體與拔牙窩相匹配，與骨有相似的彈性模量和強(qiáng)度，可在避免松動(dòng)脫落的同時(shí)，保證成骨細(xì)胞的長(zhǎng)入。同時(shí)，其外層具有殼聚糖納米涂層，具有較強(qiáng)的抑制牙周致病菌的能力，可有效降低種植體周圍炎癥的發(fā)生。在應(yīng)用于即刻種植時(shí)，可有效解決即刻種植初期創(chuàng)口難以關(guān)閉以及種植初期穩(wěn)定性不良等問題。