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3D打印钛合金锻件在口腔领域的利用钻研与进展

颁布功夫::: 2023-03-01 10:53:12    浏览次数:::

引言

由于肿瘤、、炎症、、危险、、先性子畸形导致的骨缺损,,可使患者面部畸形,,影响品味、、吞咽、、说话职能??谇或⒚娼峁垢丛,,缺损部位状态随机,,个性化特点极度显著,,对植入体或修复体的个性化要求相当髙。修复体植入后,,会受到颂面部肌肉的牵拉,,承担品味压力。所以,,除了要复原患者的颜面部状态,,修复体还必要有肯定的机械强度,, 以确保其可能在 体在行使正常职能,,最好还可能负载成骨细胞推进颂骨再生[1]。3D 打印技术可满足颂骨缺损的个性化设计和制作,,钛及钛合金种植体拥有较高的强度,,较低的弹性模量,,在口腔领域拥有怪异优势[2]。

钛合金锻件

3D打印技术又称增材制作,,是在三维设计模型的基础上,,利用陆续分层打印,,通过逐层叠加,,形成三维实体的技术[3]。3D打印技术个别化特点显著,,制作精度高,,加工周期短,,可最大限度地降低成本,,提逾越产效能。近年来,,3D打印技术在口腔医学领域的研宄及利用呈上升趋向??谇恍薷囱、、口腔种植学、、口腔正畸学和口腔内科学[4_5]都有所涉及,,如冠桥、、种植体基台的制作、、义齿支架和正畸弓丝等。随着口腔医学的不休发展,,3D打印资料的研宄己成为研宄重点。

生物医用资料直接与生物体接触,,可修复、、代替缺损骨组织,,诱导骨组织再生,,复原骨组织职能[6]。近年来生物医用资料被宽泛利用于软硬组织修复的医疗领域[7]。钛及钛合金凭借其优良的力学机能,,良好的抗生理侵蚀机能、、优异的生物相容性等利益,,被视为梦想的3D 打印资料。

1、、3D打印钛的理论改性

钛锻件、、钛棒等钛及钛合金的3D打印技术己在口腔颂面部的修复、、牙体组织的修复、、种植体制作[8]等领域被宽泛利用??芍谱鞫嗫字Ъ苡糜谒坦侨彼鸬男薷,,制作金属内冠、、全冠、、可摘义齿支架、、个性化舌侧托槽等和传统的种植入体一样,,3D 打印钛种植体也存在生物惰性等问题:::例如弹性模量较骨组织高,,抗剪强度、、摩擦个性低,,细胞毒性和潜在的过敏性等。

这易导致钛种植体和骨组织不相融,,在植入体内后使骨结应功夫耽搁、、骨结合强度将低。若何将3D 打印技术与提高资料的生物相容性和骨整合能力相结合,,使3D 打印钛种植体与骨组织的结合越发牢固,,骨愈应功夫缩短,,骨结合力提高??这些问题受到了研宂者的宽泛关注。3D 打印钛植入体的理论处置借鉴了传统钛植入体理论改性的步骤,,重要蕴含物理 改性、、化学改性和生物化学改性[11]。

1.1 物理改性

物理改性是依附动能、、热能、、电能将离子、、陶瓷、、金属等资料结合到种植体理论形成涂层的步骤。该过程无化学反映参加,,重要蕴含钛浆喷覆、、激光处置、、喷砂酸蚀、、电解蚀刻、、物理气相沉积、、离子注入、、理论陶瓷化等。K i m等[12]将S r 注入到钛理论,,证明S r 的开释可推进脂肪干细胞在纳米钛资料理论的黏附,,同时碱性磷酸酶、、骨钙素、、R A N K L等有关成骨因子的表白也相应增长。traini等[13]通过激光烧结加工成型梯度化结构的多孔Ti-6Al-4V 牙科种植体,,了局批注,,其拥有优良的理化机能,,并且职能梯度资料的牙种植体更好地适应骨的弹性个性。

1.2 化学改性

化学改性是使用化学试剂,,产生化学反映,, 以扭转种植体理论的化学个性,,使之与细胞产生相互作用,,从而扭转细胞的结构和职能。重要步骤蕴含阳极氧化、、酸碱处置、、溶胶凝胶、、化学气相沉积等膜层改性步骤。张欣蔚M 选取电化学沉积法在3D打印多孔钛植入体理论制备壳聚糖/ 羟基磷灰石复合涂层,,了局批注经过复合涂层的处置后,,3D 打印钛理论的细胞增殖、、分化机能都有所提高。MARYCZ等[15]使用溶胶-凝胶法将生物活性鞘脂S1P 融入二氧化钛涂层,,降低其理论粗糙度,,了局批注二氧化钛/S1P 上的细胞天生骨结节数量增多,,成骨因子的表白也显著增长。

1.3  生物化学改性

生物化学改性是将成长因子、、蛋白质、、抗菌药物[+ 19]固定到修复体理论,,以诱导成骨细胞分化,,推学习复体与骨组织结合。重要蕴含化学固定法、、物理吸附法和涂层载体法[2()]。相对于传统的化学、、物理步骤,,生物化学改性在促成骨细胞增殖分化方面成效更显著。李赛娜等[21]通过偶联剂将胶原分子固定在3D 打印的钛合金(Ti-6A 1-4V ) 片上,,钻研显示,,胶原分子的存在提高了 3D 打印钛合金理论的细胞增殖、、活性以及生物相容性。K u m a r等[22]用细胞外基质修饰3D 打印钛支架,,了局显示支架上细胞的职能和资料的生物相容性都有所提高。

生物分子领域和资料领域的研宄者们一向在寻求通用的理论改性步骤,,使之可在植入体理论急剧、、有效地固定生物活性分子,,并且能凭据理论要求的必要进行相应的职能修饰。种植体理论的改性钻研为口腔医学的发展提供了新的方向,,随着科技的迅速发展,,资料的理论改性在医学领域也将迅速发展,,成为生物医用植入体领域重要研宄方向之一。

2、、 3D打印钛种植体的临床利用

2.1 口腔种植学

钛金属3D 打印技术的出现极大地推动了牙体种植学的发展,,该技术能够在种植体制作的过程中用激光束处置种植体,,使其形成多孔的粗糙理论,,还可能凭据患者X 线的三维影像数据,,制备与患牙牙根状态及巨细一致的个性化种植体,,并于拔牙同期植入[23],,简化诊疗过程、、削减手术创伤,,缩短愈应功夫,,实现病牙的即刻置换。有研宄批注,,3D打印的钛合金种植牙可仿造牙槽骨的天然结构,,理论密布三维贯通的窝沟,,诱导成骨细胞在窝洞中再生[24]。Tunchel等[25]对1 1 0例使用3D 打印钛合金种植体的患者进行了评估,,结合3 年的随访了局显示:::该种植体能复原缺损的单颗牙间隙,,成功率较高。

Cucchi等[26]用3D 打印钛网对无牙颂种植术后的患者进行了骨增量医治。术前对骨增量区域和种植体植入区域进行了个性化设计,,制作了 3D 打印钛网,,术后C T 及回访显示患者对医治成效中意。

2.2 口腔颌面外科

3D 打印技术可能直观立体地还原患区的缺损状态,,制备的个性化钛网,,精度高、、外形好、、术中操作轻便,,手术风险降低,,有效推动了面部骨缺损的诊断、、手术的仿照及术中复位的发展。周小义等[27]凭据影像学资料,,制作3D 打印钛手术导板,,借助软件进行虚构手术设计,,领导髁突骨软骨瘤及继发牙颌面畸形的手术矫治,,术后了局显示患者颜面对称,,

职能复原优良。5 1 ^ 匕等[28]用个性化3D 打印钛合金假体对一下颂骨体及下颌角缺失的患者进行医治,,术后患者外形概括及职能复原较好。李金等人[29]报道了9 例下颂骨肿瘤或肿瘤术后缺损的病例,,利用3D 打印技术重建钛板,,结合腓骨肌皮瓣修复下颂骨缺损。了局显示患者的腓骨肌皮瓣成活,,咬合关系正常,,无并发症,,患者外形复原优良。

2.3 口腔正畸学

在正畸方面,,3D 打印技术能够定制各种类型的矫治器,,如固位器、、扩弓器、、个性化带环、、生物调节器、、牙合板、、双牙合板等[M]。目前学者们将锥体束C T 和3D 打印技术结合设计出个性化钛板用于前方牵引。国内学者梁舒然等[31]报道了一例因上颂骨发育不及导致的骨性III类错牙合的病例,,他们用术前锥体束C T,,结合数字化模型,,利用3D 打印技术制 备了 3D 打印钛修复体,,对该患者进行了骨性前方牵引医治。术后患者达到了正常的覆牙合覆盖,,牙列无拥挤。3D 打印个性化钛板可最大水平地贴合骨理论,,并可选择骨皮质厚度,,避开恒牙胚及牙根,,同季节制加力方向,,从而减小手术风险,,使患者获得更多的骨性改建,,削减牙性代偿。

2.4 口腔修复学

在口腔修复方面,,学者们正致力于利用3D 打印技术制备金属牙冠、、牙桥,,可摘部门义齿支架的钻研。

近期H u 等[32]报道了 1 例肯氏I 类牙列缺损的病例,,他们结合患者口外扫描、、3D 打印技术制作钛支架、、利用传统充胶排牙,,了局显示个性化3D 打印钛支架与口腔组织缜密结合,,无移位变形。

3、、小结

随着我国经济的急剧发展以及人们对健康关注的增长,,钛及钛合金牙种植体、、义齿、、颂骨修复钉板等的用量将急剧增长。研宄者们应致力于3D 打印钛及钛合金的新型资料研发、、理论改性等方面的研宄,,不休加强3 D 打印钛及钛合金在口腔领域的研宄和利用。

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