具有不同表面粗糙度的牙齿种植体的制作方法

1.本发明涉及一种具有不同表面粗糙度的不同区域的牙齿种植体。


背景技术：

2.种植体是在体内被种植的人工材料，该人工材料永久或至少在较长时间内应该留在体内。牙齿种植体被插入于颌骨中，并且在那里作为修复体的载体承担人工牙根的功能。为此，牙齿种植体通过螺纹转入，或者插入颌骨。目的是让种植体与周围的骨骼结合，形成一个坚固的、非常能负重的载体单元。使用这种牙齿种植体的优点是，相邻的牙齿不必重复用于附接修复体，如牙桥或冠，这样就不必磨掉它们。
3.在这种情况下，牙齿种植体一方面要为连接在其上的修复体提供稳定的支持，并且另一方面要与周围组织形成快速和稳定的结合。例如，为了促进牙齿种植体的向内生长，事实证明，为种植体提供一个粗糙的表面是有利的，该表面有利于骨细胞的附着。与之相比，需要可以使修复体附接和连接的表面。
4.ep 0 388 576描述了一种具有一个多孔表面设有的，用于插入骨骼中确定的种植体，其表面具有微观粗糙度，孔径在2μm及以下的数量级。
5.de 10 2005 006 979公开了一种骨内牙齿种植体，包括为插入颌骨而设计的种植体，以及具有用于连接修复结构的连接区的种植柱，其中至少种植体是由陶瓷材料制成的，而且其中种植体至少设计成两个部分，以便于种植体和种植柱是分开的部件。
6.de19828018 a1描述了一种用于锚固人工牙齿的金属自攻螺钉种植体，其具有高度抛光的颈部。
7.ep 1 982 671公开了一种牙齿种植体，具有由陶瓷材料制成的表面，其具有一个带有核心粗糙深度sk小于1μm，偏斜度s
sk
小于0的表面形状。
8.尽管现有技术提供了一些如何促进种植体在骨骼中向内生长的解决方案，但仍然需要一种不仅被硬组织细胞，如骨细胞，而且被软组织细胞如牙龈细胞，接收的种植体。已有研究表明，与硬组织细胞相比，软组织细胞倾向于表面结构。为了避免特别是在种植体和牙床之间的接触点上牙床后退，并且至少部分种植体的暴露，必须找到一种解决方案，该解决方案促进两种类型的细胞(硬组织细胞和软组织细胞)附着在种植体的表面。


技术实现要素：

9.因此，本发明的任务是提供一种牙齿种植体，所述牙齿种植体不仅显示出良好的骨骼向内生长，而且还允许软组织细胞，特别是牙龈细胞的附着。
10.该任务通过具有不同表面粗糙度的不同区域的牙齿种植体而被解决。
11.因此，本发明的第一个目标是一种完全或部分由陶瓷制成的牙齿种植体，包括用于在颌骨中向内生长的骨内区(1)，用于接收修复体的基台(3)，以及设置在骨内区(1)和基台(3)之间用于牙龈细胞的附着的种植体颈部(2)，其特征在于，骨内区(1)、种植体颈部(2)和基台(3)各自具有根据din en iso 4287测定的不同平均表面粗糙度ra，其中
12.所述骨内区(1)的平均表面粗糙度ra(e)为1.2至2.0μm；
13.所述种植体颈部(2)的平均表面粗糙度ra(h)为0.04至0.2μm；以及
14.所述基台的平均表面粗糙度ra(a)为0.25至0.7μm。
15.通过骨内区、种植体颈部和基台的不同表面粗糙度实现不同组织细胞的被改善的附着，其中特别是通过种植体颈部的相应表面粗糙度可以避免种植体颈部通过牙床后退而暴露。在不同的组织类型中，根据本发明的牙齿种植体显示出卓越的向内生长时间，并且能与修复体保持稳定的结合。通过根据本发明的牙齿种植体的各种区域的不同表面粗糙度，治疗时间可以明显缩短，并且在插入颌骨之后种植体已经短时间内被负载，从而实现被改善的病人护理。例如，现有技术的种植体的向内生长时间通常对于下颌是3个月，对于上颌是6个月，而对于根据本发明的种植体可以明显缩短时间。对于根据本发明的种植体，对于下颌的向内生长时间约为2个月，对于上颌约为4个月。
16.为了实现种植体在颌骨中优化的保持，事实证明，以螺纹的形式形成种植体的骨内区，即种植体被插入颌骨并用于在颌骨中锚固的部分，是非常有利的。因此，本发明的一个实施方案是优选的，其中牙齿种植体的骨内区具有一个螺纹。该螺纹优选的是自攻螺纹。在另一个实施方案中，该牙齿种植体不具有自攻螺纹。优选地螺纹的长度如此选择，以便在骨骼中获得充分的锚固。
17.在本发明的背景下，已经表明，如果骨内区的表面除了现有技术提出的宏观粗糙度外，还具有叠加的微观粗糙度，则可以进一步提高种植体的向内生长速度。通过表面粗糙化，虽然增加了可供骨细胞附着的表面，但人们发现，例如通过喷砂的方式被粗糙化的普通表面具有尖锐的边缘，该边缘会被骨细胞避开。
18.在本发明的背景下，通过边缘的磨圆，可以做出一种表面，除了宏观的表面粗糙度之外，该表面具有叠加的微观粗糙度，这反映在表面的某种孔径中。令人惊讶地被发现，如果骨内区的被宏观结构化的表面还具有微观粗糙度，那么骨细胞的附着可以被明显改善。因此，在人类cal72骨肉瘤细胞的临床研究中，与传统种植体相比，仅在24小时后就观察到明显增加的细胞附着。因此，本发明的一个实施方案是优选的，其中根据本发明的牙齿种植体的骨内区的表面具有叠加宏观结构表面的微观粗糙度。特别地，这种微观粗糙度通过宏观结构表面的孔径以及被磨圆的表面结构表现。
19.在一个优选的实施方案中，根据本发明的牙齿种植体的骨内区的表面具有平均孔径为2μm或更小的微观结构，优选是0.5至1μm。宏观结构的平均孔径大小约为4至8μm。
20.例如，一个相应被结构化的表面是可以通过喷砂处理表面、紧接的表面化学蚀刻，以及随后的热处理获得的。因此，一个实施方案是优选的，其中通过喷砂进行相应的表面处理，然后进行化学蚀刻以及随后的热处理获得根据本发明的牙齿种植体的骨内区。在一个优选的实施方案中，热处理是在900至1500℃的温度下进行的，优选是1200至1400℃。研究发现，通过喷砂的表面处理可以获得明显被改善的表面粗糙度，例如与通过表面的机器加工的方式相比。此外，令人惊讶地发现，表面的随后处理，如化学蚀刻和热处理，对表面的实际宏观结构化没有影响，而只是使理想的微观结构有可能。例如，在wo 2009/007338中描述了一种获得这种表面的合适方法。
21.在一个根据本发明的优选实施方案中，根据din en iso 4287的规定，骨内区具有宏观粗糙度，其平均表面粗糙度ra(e
makro
)的值为1.2至2.0μm，优选为1.2至1.8μm，特别是
1.4至1.6μm。令人惊讶地发现，如果骨内区在受力区具有平均表面粗糙度，则可以明显缩短种植体的向内生长时间。
22.在一个优选的实施方案中，根据本发明的牙齿种植体的骨内区具有微观粗糙度，其平均表面粗糙度ra(e
mikro
)的值为0.1至0.7μm，优选为0.2至0.5μm。特别优选的是宏观粗糙度到微观粗糙度的比例，以骨内区的ra(e
macro
)/ra(e
mikro
)表示为20:1至3:1，优选10:1至1.5:1。
23.例如，通过hommel
‑
wave系统(hommel wave，vs
‑
schwenningen，德国)，可以确定表面的宏观粗糙度。例如，通过聚焦激光扫描显微镜可以分析这种表面的微观结构(lext ols4000，olympus，东京，日本)。
24.根据本发明的牙齿种植体是如此设计，以便于实现在骨骼中的优化锚固。为了避免通过压力负载造成的骨质流失，例如在骨骼中种植体植入过深的情况下，如果种植体颈部的最大直径不超过种植体的骨内区的直径，则证明是有利的。因此，根据本发明的牙齿种植体的一个实施方案是优选的，其中牙齿种植体被设计为针状，其中种植体颈部的最大直径小于或等于骨内区的最大直径。通过这种方式，可以确保良好的垂直骨骼保存。每种情况下的最大直径指的是贯穿牙齿种植体中心轴的直线，该直线与在与中心轴正交并对应于该区域中的牙齿种植体的周长相应区域内围绕牙齿种植体的线形成两个交点之间的最大可能距离。牙齿种植体的中心轴相当于通过其中心点在种植体的最大尺寸方向上延伸的轴。
25.为了确保种植体的优化的保留和长期使用，种植体颈部通常是牙齿种植体与软组织(特别是牙龈)接触的部分(区域)，并且牙龈细胞应附着在该部分(区域)上。为了促进牙龈细胞的附着，事实证明，如果种植体颈部具有比种植体的骨内区明显更低的表面粗糙度，则是有利的。如果种植体颈部的平均表面粗糙度不超过0.25μm，就可以实现牙龈细胞在种植体颈部的优化和持续附着。因此，本发明的一个实施方案是优选的，其中根据本发明的牙齿种植体的种植体颈部的平均表面粗糙度ra(h)为0.04至0.2μm，优选0.06至0.16μm，特别优选0.08至0.12μm。在一个特别优选的实施方案中，种植体颈部具有小于0.10μm的平均表面粗糙度ra(h)。特别优选的是，平均表面粗糙度ra(h)在0.04至0.95μm之间，例如0.05至0.09μm。平均表面粗糙度是根据din en iso 4287测量的。在本发明中已经表明，通过在受力区中的表面粗糙度一方面可以促进牙龈细胞的附着，另一方面也可以防止随后在颌部的种植体的侵入点出现牙龈未来的后退。
26.在一个特别优选的实施方案中，根据本发明的牙齿种植体具有种植体颈部和骨内区的表面粗糙度(ra(h)/ra(e))的比例为1：5至1：50，优选为1：10至1：20。
27.为了改善根据本发明的牙齿种植体的稳定性，事实证明，如果种植体在骨内区和种植体颈部之间有一个锥形，即从硬组织到软组织的过渡处，则是有利的。因此，一个实施方案是优选的，其中种植体颈部具有一个锥形的部分，在该部分中，直径优选从面向基台的一侧到面向骨内区的一侧逐渐变小。
28.在一个特别优选的实施方案中，种植体颈部具有一个锥形部分和围绕种植体颈部、与牙齿种植体中心轴正交的周向的槽，特别是水平周向的凹槽。令人惊讶的是，已经发现包括这样的凹槽促进了平台转换的效果，其中通过与根据本发明的牙齿种植体的骨内区相比更小的直径，观察到良好的垂直骨骼保存。围绕种植体颈部的水平方向的凹槽优选直接与种植体的骨内区相邻。在一个特别优选的实施方案中，凹槽被设置于骨内区和种植体
颈部的锥形部分之间。在一个特别优选的实施方案中，该凹槽的宽度为0.1至0.4mm，优选为0.15至0.3mm。在根据本发明的牙齿种植体上的凹槽可以用来作为另一个优点，指出种植体的理想旋入深度。
29.种植体颈部的锥形部分优选具有与种植体颈部相同的平均表面粗糙度ra。在一个优选的实施方案中，种植体颈部的锥形部分的高度为0.5至3mm，优选为1.5至2.5mm。
30.根据本发明的牙齿种植体还具有一个用于接收修复体的基台。例如，修复体是牙桥或冠。为了使种植体与修复体有优化的结合，形成了基台的图案和表面。在一个优选的实施方案中，该基台因此具有一个或多个槽，以便实现与修复体牢固的结合。例如，这种槽可被用于通过夹子或根据榫卯原理来固定修复体。
31.在一个特别优选的实施方案中，该基台具有薄层设计。这些薄层优选是基台表面的一个或多个水平的微凹槽。基台表面的这种特殊设计主要改善了修复体的永久的固定。
32.在另一个优选的实施方案中，根据本发明的牙齿种植体的基台的平均表面粗糙度ra(a)为0.25至0.7μm，优选0.3至0.6μm，特别优选0.3至0.5μm，尤其是0.25至0.5μm以下，例如0.25至0.44μm，每种比例都是根据din en iso 4287测定的。在一个优选的实施方案中，该基台的高度为2.5至5.5μm，优选是3.5至5.0μm。令人惊讶地发现，在修复体的安装过程中，带有被选定高度的基台时，前牙区中的角度矫正就可以被避免。
33.在一个优选的实施方案中，根据本发明的牙齿种植体具有以ra(h)/ra(a)表示的种植体颈部和基台的平均表面粗糙度的比例，为1:20至1:1.5，优选为1:10至1:3.5，其中每种表面粗糙度比例都是根据din en iso 4287测定的。
34.在另一个优选的实施方案中，根据本发明的牙齿种植体的基台与骨内区的平均表面粗糙度的比例，以ra(a)/ra(e)表示，为1:8至1:1.5，优选为1:5至1:3.5，其中每种比例都是根据din en iso 4287测定的。
35.根据本发明的牙齿种植体优选是一体成型的。对种植体的陶瓷材料没有特殊要求，只要它具有生物相容性并且对健康无害。根据本发明的牙齿种植体完全或部分由陶瓷组成。氧化物陶瓷已被证明是特别合适的材料。因此，实施方案是优选的，其中根据本发明的牙齿种植体完全或部分由氧化物陶瓷组成，包括一种或多种选自铝、锆、钇、铈、铪、镁及其混合物和组合的金属氧化物。在一个特别优选的实施方案中，根据本发明的牙齿种植体由全部或部分被稳定的氧化锆组成或包含。在一个特别优选的实施方案中，用氧化钇被稳定的氧化锆被用作为根据本发明的牙科种植体的生产材料，用氧化钇被稳定的氧化锆的比例优选至少为90wt.％，特别优选为至少95wt.％，尤其是至少98wt.％，每种比例基于牙齿种植体的总重量。通过随后等静压的印刷过程可以提高材料质量，并降低种植体的失败风险。
36.根据本发明的牙齿种植体的材料优选是牙色。通过这种方式，可以为修复体的高度美观奠定基础，并防止种植体的“闪耀”。
37.本发明的细节和优点将根据以下附图更详细地说明，其中这些附图绝不能理解为对本发明构思的限制。
38.与金属种植体相比，本发明的陶瓷的牙齿种植体不仅在美学外观和强度方面显示出优势，而且在骨细胞的附着和牙龈成纤维细胞增殖的方面也有优势。
具体实施方式
39.图1显示了根据本发明的陶瓷牙齿种植体(基于氧化钇被稳定的氧化锆)的典型的示意图，带有骨内区1(在颌骨中起锚定作用的牙齿种植体的部分)、基台3和种植体颈部2。图中还显示了一个锥形部分4，其形成了种植体颈部2，以及一个水平的圆周凹槽5，其设于锥形部分4的下方，并且与骨内区的螺纹邻接。
40.图2显示了根据本发明的牙齿种植体的骨内区表面的sem图像，其中，宏观粗糙表面的微观结构清晰可见。图像中显示较暗的区域更深，并且在种植体插入骨内后直接形成了种植体的物理保持。在没有任何理论约束时，在种植体的种植过程中移位的松质骨占据了这种宏观粗糙度，并且因此使根据本发明的种植体提高的主要强度。观察到的骨细胞的高接受度归因于表面的微观粗糙度，并为根据本发明的牙齿种植体的无间隙向内生长创造先决条件。
41.图3显示了被附着在根据本发明的牙齿种植体的骨内区表面的骨细胞。可以清楚地看到细胞的二维附着/膨胀。
42.图4显示了24小时后牙龈成纤维细胞在根据本发明的牙齿种植体的种植体颈部的扩散。