文摘

牙科植体是一种适当的不同牙科材料及其应用的实例,结合过程的科学技术和物理、生物力学和表面化学从宏观尺度纳米表面工程和制造技术。近几十年来,生物材料植入治疗促进骨反应和生物力学能力,长期的手术设备最终的假体修复。生物材料有至关重要的作用在牙齿和修复受损的结构提供可接受的结果与临床表现。有一些挑战等着床出血,流动性,高感染,与现代战略相关的解决方案被认为生物材料。各种材料一直被称为有前途的候选人为涂料的牙科植入物包含polyhydroxyalkanoates,磷酸钙,碳,磷酸盐,羟磷灰石,骨骼刺激因素,生物活性玻璃、生物活性陶瓷、胶原蛋白、壳聚糖、金属及其合金、氟、氮化钛/钛。关键是应该可降解生物材料;例如,polyhydroxyalkanoates可生物降解;此外,他们没有坏对组织和细胞的影响。尽管如此,生物材料有重要的作用在人工条件下,如牙髓再生愈合过程,抗菌和抗炎作用。在本文的研究中,牙科植入物的生物相容性材料的作用是在调查在体外和在活的有机体内研究。

1。介绍

如今,一个可靠的方法来修复缺失的牙齿是牙科植体疗法广泛认可。博特等人在1940年代的基本概念解释金属乐器在首次骨植入。然后,利文斯等人表示,钛有潜力作为外科植入的生物相容性材料60年前(1]。牙科植入物的有利的结果和目的是至关重要的是与组织的反应是至关重要的发现牙科植入组织反应的基本特征(2]。早期失败的植入物通常基于修改或伤口愈合,抑制骨整合不足(3]。其他一些因素,如骨质量不足,手术技术的多样性,咬合的过载,术后炎症和感染参与了植入的早期故障。延迟植入失败通常是解剖在骨整合的结果,通常implant-supported实际加载后的假体。同时,延迟故障植入的通常与咬合的过载是生物力学失败和peri-implantitis [4]。

恢复对生物相容性材料纤维或纤维化封装。植入后的修理工通常包括2程序再生和替代的结缔组织(包含纤维囊)。程序的控制下组织框架存在的植入位置和细胞增殖的能力。牙科植入物更好的兼容性比软组织和骨组织。同时,bone-bonding牙科植入物是重要的力量虽然软组织的成键特征是不能接受的,导致纤维的封装2]。许多不同类型的材料是用于牙科,其中包含intracanal填充材料,内衬,药物intracanal,龈下的移植,修复材料、口冲洗,假体材料(5]。丰富的牙科设备和材料,牙科植入物的重要生活必需品是造成系统,因为牙科植体表面是直与关键的软/硬组织和习惯于化学以及力学特性。至少,一些生活必需品可能涉及形态兼容性,机械兼容性,和生物兼容性设置关键组织(6]。生物材料也被称为生物或合成材料,用于修复一段生活结构来维持生活的参与组织。全身和局部组织反应状态生物相容性的关键特征(2]。此外,含牙科植入生物材料和相关组件可以确定为任何物质,合成或自然,可以用于任何时间处理生物系统来改善社会的每一个人的生活质量(7]。任何类型的生物相容性材料可以准备为纳米粒子,可以有益增强材料特性与他们相比,相同体积的。同时,研究结果表明,纳米粒子可以作为粒子涂层表面的牙科植体开发的集成软组织和提高牙科植体的结果(8]。生物材料植入后,组织响应的基本特征包括急性和慢性炎症、损伤、血液材料的相互作用,形成临时矩阵,肉芽组织形成,纤维囊的进展,和异物反应2]。经典,在生物相容性方面,材料的骨移植物分为生物活性,biotolerant或bioinert。体内植入材料biotolerant维护封装的纤维组织的反应。Bioinert材料作为植入物相关的骨组织毗邻没有化学反应。生物活性植入设置化学键与骨组织直接导致的骨基质沉积植入材料。这种理论分类是建立在当地影响移植后的组织病理观察骨组织(9]。Bioinert材料(如不锈钢、稳定氧化锆,钛、超高分子量聚乙烯、和氧化铝)与包括最小焊接组织。其他材料展示了生物化学和生物物理的能力与周围组织反应。实际的化学交互作用能力与软组织显示生物活性等几种生物活性陶瓷杯具体的宪法。然而,生物活性陶瓷(散装形式)承载利用率不明智的,因为他们的strain-to-failure,之字形的的力量,和韧性断裂的骨骼,和骨的弹性比这更多的10]。钙磷酸盐陶瓷被认为是综合分析和生物活性。之间的离子交换反应包括体液和生物活性植入一个活跃的碳酸羟基磷灰石层的植入物是一样的骨矿物阶段。Bioresorbable生物活性材料也开始再吸收人体的位置,正在稳步发展组织所取代。此外,polylactic-polyglycolic酸共聚物和磷酸三钙(Ca₃(PO₄)₂这种生物材料[的]实例11]。本文讨论了生物相容性材料的影响和他们的角色在支持牙科植入假体。

2。在假体植入生物材料的作用

使用牙科植入物已被广泛接受为修复牙齿缺陷的常见的方法在过去的几十年。牙科植入物仅仅是由于口腔致病菌感染,尽管植入生存的速度提高约95±2%在10年随访持续时间。咬合的过载和口腔生物膜是两个原则peri-implantitis病因,牙科和口腔生物膜进展假肢peri-implantitis的发病机理有至关重要的作用。在缺乏的治疗和预防,由于peri-implantitis植入损失发生。植入物可以与口腔细菌细胞、血液、唾液和植入的手术,期间和之后,细菌细胞与桥台的危害包括齿龈(12]。牙科假肢和材料的化学和物理特性恢复,可以影响薄膜涂层,生物膜的形成,和最初的细菌粘附。牙科材料应用进展和显示加速需要更好地发现表面材料之间的反应,在口腔生物膜。更高的生物膜密度和可行的微生物细胞在假肢的结构基于钴铬钴铬合金检测,当与假体由于钛,贱金属合金(13]。黄金标准的口腔植入物植入钛螺丝,因为他们的设施和超过生物相容性达到骨整合。预期假说是实现直接植入骨头和生活之间的联系,确保长期固定假体仪器(14]。

3所示。生物材料表面修饰和涂料的作用

牙科植体表面改性被命名为一种有价值的方法来支持骨整合并促进细胞之间的相关性和生物流体加速高骨的再生。最近,已经提出不同的表面改性方法并分析了植入体骨整合的发展。最常见的一种表面修饰,用于现代牙科假肢,是直接的。此外,它被称为一个至关重要的功能链接到附近的组织和锚定适合高成骨细胞。各种物理化学方法已经发展到确定植入物表面的粗糙度,例如,酸浸、喷砂处理,或组合。喷砂处理通常是由羟磷灰石,TiO₂粒子,二氧化硅和氧化铝。酸浸表现作为一个均质器植入物表面的微表面和消除剩余爆破粒子。硫酸、硝酸、氢氟酸的或组合的化学制剂用于玻璃蚀刻法(15]。

4所示。牙科假体的生物相容性在治疗中的作用

Nonosteogenic细胞有助于愈合过程的早期阶段和被称为开定阶段后的愈合过程是由成骨细胞。巨噬细胞进行细胞作为一个重要的角色在骨愈合过程的初始阶段植入由于macrophage-controlled immunoinflammatory反应植入材料及其影响成骨细胞的治疗反应的结果。因此,巨噬细胞的主要功能细胞植入后影响骨愈合的结果和确定组织愈合过程的质量。再生巨噬细胞表型表达居多的同时最重要的是与支持通过成骨细胞分化和骨的愈合产生不同类型的生长因子和细胞因子(16]。近年来,大多数研究关心周围软组织移植的治疗,牙科植入物的硬组织的集成,因为主角的长期维护。也显示,浓缩的血小板有特别明显的软组织对伤口愈合的影响与硬组织相比,因为它们的属性包含TGF -与不同的生长因子β1(转化生长因子-β1),VEGF(血管内皮生长因子),PDGF(血小板源生长因子)。马克思等人使用PRP(富含血小板血浆)牙科病例;之后,利用PRP是整形外科在各领域的广泛认可,美学,牙科组织再生由于他们的潜力提高血管生成。此外,他们有局限性,因为它们的贡献与抗凝血剂称为抑制再生的组织。因此,脉冲重复频率(富含血小板纤维蛋白)是消除抗凝在2001年开发的,同时脉冲被用作三维支架组织再生等优点迅速组织血管生成,加快伤口愈合,并完成immune-biocompatibility [17]。

5。材料在抗菌和抗炎的作用效果

各种类型的牙科植体表面涂层包括氟、铜、洗必泰、锌、银、和抗生素(如阿莫西林、庆大霉素)检查提供抗菌效果(18]。感染周围的植入仪器与生物膜和与固体表面的微生物感染。这些微生物感染是极其复杂的治疗细菌吸附和抗免疫系统机制和抗菌素。生物材料表面疏水性等各种属性,粗糙度,电荷,和微观和纳米结构的一个重要的角色在预防植入表面生物膜感染。较小的生物膜对抗菌药物的敏感性不同抗生素对许多细菌菌株阻力的要求研究开发新颖的抗菌方法的选择(19]。一些植入表面有消炎和抗菌效果固定生物活性分子如多肽、蛋白质和生长因子。然而,使用生物活性分子半衰期短等缺点,缺乏稳定性,高昂的成本和副作用。提供适当的生物活性表面,可能会很容易转化为临床应用,氧化锌和Ag纳米颗粒作为金属纳米颗粒被检查,因为他们的能力为消炎和抗菌药物20.]。钛细菌殖民化导致植入物的损失由于细菌生物膜的形成被认为是帮助逃脱抗生素和宿主防御机制。病原体引起骨植入物周围的损失;因此,有必要做手术;影响骨受损或被感染的植入物移除和替换。受感染的位置也与全身抗生素治疗,消除细菌的存在。因此,抗菌药物如条子和氟离子是必要的为牙科植体与内部蛋白抑制细菌的活动。这些离子也集成在钛表面和已经表现出对细菌生物被膜的形成是有用的。固定抗菌涂料的抗生素释放,寡肽,在短时间内是有帮助的,不得阻止peri-implantitis经过多年的植入。使用聚合物材料的抗菌特性是另一个选择。 Antimicrobial features are based on their structure as a consequence of organic or inorganic antimicrobial agents’ introduction, as a consequence of the chemical modification. Chitosan is one of the biocompatible and antibacterial materials that also prevent the action of pathogens. Although the antibacterial mechanism of chitosan is not clear, it is considered the positive charge of amines’ captivate negative charge of bacteria cell walls due to cell membrane disruption or the cell dynamics [21]。

6。材料在骨整合的作用

骨整合也被称为动态过程的初稳性被二次稳定性。立即安装后的植入物,主要稳定准备机械稳定之间的直接连接的牙科植体表面和表面骨植入的床上。它已经表明,生物材料的表面性质,如钛牙科植入物对骨整合的速度有决定性的影响。最近,牙科植入物的氧化锆,审核了钛合金作为替代生物材料来取代缺失的牙齿。钛合金等TiZr (titanium-zirconium)和Ti6Al4V比氧化锆(titanium-6aluminum-4vanadium)有更好的机械特性和纯4级或陶瓷钛化合物比钛合金和钛占有更多的优势。这些生物材料表面修饰的最终影响骨整合的过程22]。由于植入物的表面之间的化学和物理连接和骨组织发生骨整合。骨植入界面有一个非常动态结构的氧化应激造成植入手术插入到骨表面TiO原因₂层增厚集磷和钙离子的骨基质(23]。生物活性已经自动显示碳酸公顷(羟磷灰石)层表面形成生物材料后吸光度体液。相反,HA层能促进强有力的结合形成骨作为骨整合的结果(24]。

7所示。材料在牙髓再生的作用

牙髓再生被命名为一个具有挑战性的和复杂的系统,取决于血管化和强化组织。牙髓学的由结缔组织的再生和再生纸浆,血管再生,象牙质形成(25]。生物材料设计也与控制释放生物活性材料的分子信号,诱导间充质干细胞分化成一个高潜力的方法相比,传统的牙髓学的治疗(26]。壳聚糖支架与生物分子和生长因子的增量加载odontoblastic标记表达式的碱性磷酸,象牙质矩阵酸性磷蛋白质,和牙质sialophosphoprotein,准备分化和增殖的细胞外环境矩阵像牙髓细胞与生物矿化能力的成27]。此外,chitosan-based支架作为一种新型生物材料包括矿产等分子信号内容,每个位置(骨形成蛋白)和药物(即。、二甲双胍和辛伐他汀)诱导细胞粘附,牙髓干细胞的增殖和分化。TGF -β1是一个重要的生物分子关心重要的纸浆疗法,因为它可以作为管理者的碱性磷酸酶的活性,odontoblast-like的诱导细胞增殖,OCN基因/蛋白的表达、和矿物沉积(28]。恢复dentinopulpal缺陷是牙科的长期并发症之一。运用各种限制的生物材料支架用于恢复的复杂的牙质再生纸浆或牙科刺激牙质暴露髓室。同时,再生或修复的过程有时可能未完成(29日]。

8。常见的生物相容性材料支持牙科植入物

生物相容性已被确定为材料的兼容性基于生物环境。一个长期存在的特定的功能和组织之间的联系已经在牙科植入一个重要的角色。此外,生物相容性定义了植入物之间的反应和组织检查检查的研究(在活的有机体内或在体外)[11]。此外,生物相容性材料,运用牙科植入物可以被归类为“生物活性,bioinert, biotolerant [30.]。常见的生物相容性材料中提到的表1。

8.1。生物活性玻璃

生物活性玻璃(BG)是目前使用的生物材料之一。生物活性材料与生物相关条件产生特定反应像羟磷灰石层形成与生物材料和组织之间形成的债券。牙本质,牙釉质,牙和骨硬矿物组成的主要组织结构的晶体磷酸钙和羟磷灰石。相反,bioinert材料压制任何生物的反应或通信环境。然而,这些生物材料影响环境和纤维囊形成的反应。纤维囊可以导致假体动和失败。生物活性材料可以论述或综合分析,和自己的能力表明BG应用丰富的牙科临床情况包括硬组织再生和医学。BG常用作为牙科植入物的涂层材料,矿化剂、根管治疗,盖髓,空气喷砂机,在牙医和牙科修复材料。在医学上,它使用多个应用程序从软组织的修复整形外科(40]。

8.2。胶原蛋白

最常见的一种生物材料植入和牙科治疗的过程中使用胶原蛋白。胶原蛋白也在利用不同的通路是准备与交联或利用电影、复合材料,三维矩阵,以格状的凝胶。同时,胶原蛋白可以改善修复和肉芽组织,保护伤口,从感染组织机械,镇痛效果(41,42]。因此,水解胶原蛋白可以用作治疗过程助推器,绑定组织液体,并在牙科治疗是一个兼容的生物材料。此外,胶原蛋白不仅具有重要影响上皮细胞的再生,但也是无毒,可生物降解和吸收。例如,胶原蛋白membrane-scaffold移植结合重组人类血小板源生长因子促进再生和纤维母细胞粘附结缔组织。因此,胶原蛋白是通常结合其他生物相容性材料来提高治疗质量和速度的缺陷在牙科植入43]。

8.3。壳聚糖

甲壳素脱乙酰作用提供一个称为壳聚糖的生物材料已经与合并的程序为其应用程序检查。壳聚糖具有个体特征,如粘的附着力,无毒性,生物降解性,抗真菌活性,抗菌效果,和生物相容性。壳聚糖降解,尤其是通过溶酶体,不会使有毒化合物,和壳聚糖植入不促进免疫系统的活动。Chitosan-based支架通常用于牙髓、牙周、牙科和骨再生。壳聚糖缺乏机械应用和生物活性为软骨和骨组织工程是必要的,尽管它是兼容匹配膜特性。此外,壳聚糖支架富含生物活性成分,生长因子,和合成聚合物已经检查修复和提高复合材料机械性能和促进骨生成28]。壳聚糖在周围骨生成应用程序牙科植入物。壳聚糖含有hDPSCs(人类牙髓干细胞)植入兔模型,研究结果证明了骨整合和愈合骨相比,异种移植动物模型。此外,壳聚糖含有hDPSCs显示其潜在的再生牙科植体周围骨形成和改善骨整合44]。

8.4。Polyhydroxyalkanoates

各种细菌合成不同biopolyesters pha (polyhydroxyalkanoates)作为能源存储材料和细胞内碳包含医疗植入一些应用研究。这些发现表明pha的许多特征等适当的植入组织相容性,生物可降解的特性,和足够的力学性能。由于pha的疏水特性,它是一个有利的选择封装纳米结构或微粒疏水性药物(45]。

8.5。Polyetheretherketone

PEEK (polyetheretherketone)已经在临床一般用于骨科和牙科作为合成材料着色的牙齿和其他应用程序。例如,PEEK显示低应力屏蔽相比,钛的牙科植入物,因为合适的骨头和PEEK之间的相互作用。因此,PEEK有可能使用在固定和可移动的假肢。最近,研究人员还调查了PEEK植入体的生物活性纳米结构。关于PEEK的物理和机械特性,类似于骨,PEEK已经承诺使用牙科的各种属性。在利用PEEK的重要并发症之一牙科植入物是PEEK生物活性而不改变机械性能提高。此外,升级的属性可以增加其能力在牙科材料和修改46]。

8.6。钙磷酸盐

帽(磷酸钙)已经被命名为由于矿物质,包括钙离子与不同类型的磷酸氢或氢氧根离子。100年前,帽(磷酸钙)基础材料一般用于颅面外科手术,由于其潜在的轮廓,这是一个候选人作为药物输送系统和骨骼替代品。CPC(磷酸钙水泥)作为一个特定的限制生物材料具有良好的性能,使用涂层植入物可以促进骨植入物周围的愈合。CaP-based在牙科植入物材料中也扮演着重要的角色,因为他们相似的骨头组成,他们的生物活性的能力,和综合分析属性。同时,中国共产党有各种优秀的功能作为生物医学材料在临床牙科应用程序中,这有很大的骨修复性能和巨大的生物相容性47]。

8.7。钛

透明国际是一个从过渡金属元素(原子序数= 22)和有光泽的银色,高强度,低密度。钛在不同情况下具有较高的耐腐蚀的,并声称,Ti在人类生物相容性和无毒性属性。因此,钛和钛合金在几个医疗情况(即有应用前景。,implants and surgical implements) and clinical dentistry such as prostheses, abutment, and wires of orthodontic. Various materials such as stainless steel and Vitallium (cobalt-chromium) are candidates as an implant of the misplaced tooth, but the progression of technology and science of materials accepted that Ti becomes the pioneer and the most common biocompatible material because of its properties. Ti is broadly successful in the process of implantation because of its abundant advantages. Ti is a bioinert material that can bind to osteoblasts with its great biocompatibility. Ti oxides have high stability and suitable resistance against corrosion as film and may divide the bulk titanium from the surrounding parts [48]。因为紧凑的钛氧化物薄层的表面,钛及其合金有良好的生物相容性和良好的金属选择龈下的植入物和也利用涂层和表面改性来刺激骨整合。钛及其合金具有巨大的绑定到骨头和活组织能力。通常,金属离子如公司、汞、铬、铜、锌、和Sn位于培养基可以诱导抑制区不同的生物体证明损害细胞和细胞毒性。此外,这些金属离子及其合金被用于临床牙科作为牙科汞合金部件和成分。Ti合金如蒂莫和TiNi利用的材料在口腔正畸学的线,因为内存特性和特定的春天5]。

8.8。非盟

非盟(黄金)以来一直被称为牙科假肢很久以前,因为它有耐腐蚀,有一个合适的熔点,合金可能达到合适的机械特性。金像铜和银修复Ti b相到一个较低的温度图阶段的二元平衡。“透明国际”₃非盟作为金属互化物形式包含黄金浓度约为15%。因此,黄金是一种良好的合金元素钛与积极影响磨削能力和机械特性。钛合金的被动层包括金属缺陷外,中间,和内部层。Ti-Au外层让主要的电化学腐蚀。最初的电化学腐蚀电流密度的下降是由于多孔和薄最外层形成(48,49]。

8.9。陶瓷

陶瓷最初是基于“keramos”是一个希腊词,明确燃烧或陶器。如今,陶瓷各种广泛的定义和包含水泥系统,先进的陶瓷和玻璃。同时,陶瓷等非金属和无机固体通常产生足够的热量的方法,然后冷却,它很少被视为共价结合和离子金属键。陶瓷的材料可以非结晶的、部分结晶,结晶由玻璃或纯陶瓷。YSTZP (Yttria-stabilized四方氧化锆多晶体)是一种最常见的陶瓷用作牙科植体由于其韧性形成和适当的生物相容性的财产。然而,稳定的YSTZP退化引起的温度和压力可用于保护和改善组织和植入物之间的整合的力量。在生产过程中,很多行业的制造过程会导致最终YSTZP材料的微观结构,通常有不同的稳定(1]。中标经略(ZrO2-based陶瓷)作为一种重要的材料在医疗器械应用程序进行。最近,利用中标经略已显著增加牙冠和植入物的生物材料由于中标经略的生物相容性等优良的力学性能优势,和伟大的抗摩擦和磨损。氧化锆被命名为一种很有前途的陶瓷材料为医疗设备应用尤其是在临床牙科由于耐腐蚀,有效的生物相容性和低重量特性与其他陶瓷相比。的一个明确的优势中标经略在钛或其他金属植入物被自然选择产生固定牙齿的替代品(50]。

8.10。聚合物植入物

聚合物植入物是由高分子材料,如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯),PEEK(聚醚醚酮),PTFE(聚四氟乙烯)、PU(聚氨酯)、甲基丙烯酸(有机玻璃),PE(聚乙烯),uhmw - PE(超高分子量聚乙烯),PDS(聚二甲硅氧烷)已被用于替代缺失的牙齿和牙齿根(11]。材料主要相似的牙齿和骨骼的颜色,例如,弹性模量,研究了用于植入等复合纤维增强PEEK和Ti的替代品。PEEK也用于牙髓牙,植入物,动员和固定假体。PEEK的假设的好处在杨氏模量表示,PEEK类似于骨与Ti相比,尤其是陶瓷植入物,但这些试验研究在计算机模拟中,和长期的临床研究可能会检查和确认1]。一般来说,聚合物材料准备属性等牙科植体和根发展优秀的孔隙度,电气和热冷漠,生物相容性,就像软组织的弹性模量,控制简单,低价制造、和其他适当的伸展与生物相容性材料。然而,聚合物植入更为复杂与高压蒸汽或环氧乙烷灭菌。静电反应表面的聚合物和口腔环境的清洁状况可能收集微和macroparticulates。开放的区域组织,导致增长封闭的变形多孔聚合物弹性取决于(11]。

9。未来的挑战

最近,了解生物相容性材料和biomolecular-related程序并显示了修理工和再生组织的发展都与牙齿,但是一些实验仍然找出潜在的生物相容性材料的属性。此外,生物材料的功能模型可以准备良好的美学,抑制生物膜的形成,并刺激补充矿质和一些潜在挑战的临床方法。加速临床翻译程序和准备强大的制造,可核准的测试数据和方法都可以访问。因此,这些能力可以帮助发现新的生物材料的需要(51]。

10。结论

近几十年来,许多生物相容性材料用于牙科植入物和假体是由于他们有消炎作用的能力。物理化学修改的牙科假肢也减少微生物的附着,但不能抑制peri-implantitis。生物相容性材料被常用抗菌药物维持治疗和预防peri-implantitis和高的粘膜炎。此外,某些类型的生物相容性材料如聚合物植入物,金属植入物,和天然生物活性材料表明他们在伤口和骨愈合过程中的作用,刺激牙髓再生和牙科植入物的表面改性。还需要进一步的研究来达到理想的牙科植体。

数据可用性

本文回顾和不包含任何研究与人类或动物由作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者要感谢同事的有用的评论的假牙修复术,牙科学院Shahid Beheshti医疗,德黑兰,伊朗。