一种3D打印多孔表面氧化锆的牙种植体及设计和加工方法与流程

一种3d打印多孔表面氧化锆的牙种植体及设计和加工方法
技术领域
1.本发明涉及医疗器械技术领域，具体为一种3d打印多孔表面氧化锆牙种植体。


背景技术：

2.口腔种植修复已成为牙列缺损的最佳治疗方法之一。氧化锆是一种生物惰性陶瓷材料，色泽美观自然，具有良好的生物相容性及化学稳定性。与相同表面粗糙度的纯钛相比，氧化锆在口内不易堆积菌斑，有利于种植体周围软组织健康。随着氧化锆材料性能的不断优化及其数字化加工技术的渐趋完善，氧化锆作为种植体材料的一种适宜选择具有良好的应用前景。
3.目前市面上应用的氧化锆种植体以注塑成型的加工方式为主，个性化程度较低，一套模具制作的种植体不能适应不同患者复杂的颌骨情况。近年来cad/cam技术的发展推动了个性化种植体的制作工艺进步，此技术主要依靠对预烧结的氧化锆瓷块进行切削和制作，再进行终烧结成型。但切削加工的局限性在于其成型能力受形状复杂性制约，同时不可避免的造成材料浪费。且切削加工形成的光滑表面种植体，需要后续的表面粗化处理方可应用于临床，增加了加工程序和耗时。且由于氧化锆具有比钛更高的化学稳定性，表面粗化处理措施难以使氧化锆形成与钛类似的多级粗糙表面，这可能导致氧化锆种植体的骨结合率较钛种植体更低。2018年一项系统性综述[1]中报道纳入研究的1704枚氧化锆种植体的总体失败率为7.21％，其中83.7％的失败是由于非炎症性的骨结合破坏。另一项综述[2]也认为，氧化锆种植体早期失败的发生率显著高于钛种植体。表面微观结构的差异被认为是主导因素。因此，氧化锆的骨结合能力仍有待进一步提升，优化表面结构设计是提升氧化锆种植体骨结合性能的关键。
[0004]
本发明提出的一种3d打印多孔表面氧化锆牙种植体有望解决上述临床问题。个性化的孔隙结构设计可以匹配患者颌骨不同弹性模量，减轻种植体与颌骨之间弹性模量差异大造成的应力遮挡效应；多孔结构可以增加种植体与骨接触的表面积、促进细胞迁移和血管形成从而加快骨结合速度、增加骨结合强度；3d打印后的多孔结构不需额外表面处理，减少了外源性表面缺陷的引入，有助于在保证自身疲劳强度的同时提升骨结合效果；其加工和设计方法为3d打印氧化锆种植体的临床转化奠定基础，有望在一定程度上替代目前进口的商品化钛种植体，用于常规牙列缺损或缺失的患者的种植修复，具有重大的临床应用前景和社会效益。
[0005]
[1]haro a m,nishihara h,att w.a systematic review and meta-analysis on the clinical outcome of zirconia implant-restoration complex[j].j prosthodont res,2018,62(4):397-406。
[0006]
[2]cionca n,hashim d,mombelli a.zirconia dental implants:where are we now,and where are we heading？[j].periodontol 2000,2017,73(1):241-258。


技术实现要素：

[0007]
本发明设计并加工了一种3d打印多孔表面氧化锆牙种植体，具有以下优势：1.以3d打印增材制造的多孔氧化锆牙种植体，终烧结后可以不进行表面粗化处理；2.通过对种植体表面设计不同孔隙率和孔径的多孔结构，增加与患者颌骨弹性模量之间的匹配性，减轻应力遮挡效应，实现在增加骨结合面积、提升骨结合效率的同时，提高种植体骨结合的长期稳定性。
[0008]
本发明的基本思路是：依据不同的临床实际需求，利用3d打印技术制作出一系列多孔氧化锆牙种植体，其表层高孔隙度、核心高致密度，且多孔结构的孔隙率及孔径可调控，可以为多孔种植体的优化设计提供方法，有望解决常规氧化锆种植体表面处理效果及骨结合性能欠佳的临床问题。
[0009]
本发明是这样实现的：
[0010]
根据本发明的一个方面，提供一种3d打印多孔表面氧化锆种植体的设计加工思路：
[0011]
一种3d打印多孔表面氧化锆牙种植体，包含骨内多孔种植体和骨上基台两个部分，利用3d打印生产加工多孔表面种植体；
[0012]
在可选的实施方式中，所述多孔表面种植体的多孔结构，其孔形态、直径、孔隙率可调控。
[0013]
在可选的实施方式中，所述3d打印采用立体光固化法或数字光处理法。
[0014]
所述立体光固化法(stereolithography，sla)，是以紫外激光光斑为光源，通过旋转反射镜精确控制激光光斑逐点扫描截面轮廓，分层固化而形成打印实体的方法。其特点是打印精度和打印质量较高，但是逐点固化导致打印速度较慢。
[0015]
所述数字光处理法(digital light processor，dlp),是以紫外投影仪为光源，通过数字微镜原件控制投射光，逐层整幅投影光图案并固化形成打印实体的方法。其打印速度较快，但是打印精度会随着投影面积的增大而下降。
[0016]
在可选的实施方式中，所述种植体为氧化锆种植体。
[0017]
在可选的实施方式中，氧化锆种类为3y-tzp(3％mol氧化钇稳定的多晶四方相氧化锆)。
[0018]
在可选的实施方式中，种植体部分与基台部分为一体化，包含顶部辅助加力结构，没有螺丝、套叠等连接结构。
[0019]
在可选的实施方式中，多孔种植体部分孔型可为圆形或其他多边形，孔隙直径可依据设计调控。
[0020]
在可选的实施方式中，其孔隙直径为100μm-400μm。
[0021]
在可选的实施方式中，多孔表面结构起始部分位于种植体标称骨平面下3-6mm。
[0022]
在可选的实施方式中，多孔表面结构沿种植体螺纹平行排列分布，从种植体标称骨平面下3mm处的螺纹至最末端螺纹之间均可排列分布。
[0023]
孔隙率：牙种植体表面孔隙层中，所有孔隙体积累加之和与孔隙层整体体积的比值。
[0024]
在可选的实施方式中，多孔种植体部分孔隙率可调控，起始孔隙位于种植体标称骨平面下3-6mm的螺纹之间，能根据临床需要，调控孔隙率；通过调整起始孔隙所处的螺纹
区域中的位置、孔分布的密度、孔隙的大小及形状能够调控孔隙率大小。
[0025]
孔隙率调控具体方法：在螺纹区域中，孔隙起始位置是从上往下位移，以减少孔隙数量，增加螺纹区域中的无孔隙区域，从而在孔隙分布密度，孔隙的大小及形状不变的情况下，调控孔隙率；还能通过起始孔隙位置不变，但孔隙分布密度增大来调控孔隙率；孔隙分布密度和起始孔隙位置不变的情况下，还能够通过孔隙形状和孔隙大小来调控孔隙率。临床实际应用中，还可以根据患者缺牙区域骨质骨量情况，由以上多个参数协同调整孔隙率大小。
[0026]
在可选的实施方式中，多孔表面孔隙率为25％-45％。
[0027]
在可选的实施方式中，其多孔表面孔隙之间结构可互相连通，在相邻螺纹之间也可上下相通，但孔隙结构在表面不穿越过螺纹区域。
[0028]
在可选的实施方式中，多孔表面距螺纹的最小距离为100μm-400μm。
[0029]
在可选的实施方式中，多孔表面相邻孔间距为200μm-1200μm；
[0030]
在可选的实施方式中，多孔表面深度为150μm-600μm，即孔深度＝1.5
×
孔径。
[0031]
在可选的实施方式中，表层为高孔隙率多孔结构，内部为高度致密的核心柱状结构。
[0032]
在可选的实施方式中，进行3d打印加工时打印方向为可为0
°‑
90
°
。
[0033]
在可选的实施方式中，打印方向为0
°
，即种植体长轴与打印平台平面相平行。
[0034]
在可选的实施方式中，打印材料层厚可为25μm-100μm；优选地，打印层厚为25μm。
[0035]
所述3d打印多孔表面种植体，其打印支撑结构的尺寸依据种植体打印倾斜角度设计。
[0036]
在可选的实施方式中，支撑结构的底座支撑高度为0.5mm-1.0mm。
[0037]
在可选的实施方式中，支撑结构与种植体之间的间隙为0.2mm-0.3mm，更优为0.2mm。
[0038]
在可选的实施方式中，支撑结构拔模斜度为10
°‑
20
°
，更优为10
°
。
[0039]
所述3d打印多孔表面种植体，打印结束后，种植体可以从支撑结构上分离，经过有机溶剂超声荡洗、真空干燥、脱脂烧结后，经过高温高压灭菌消毒，可以储存备用。
[0040]
在可选的实施方式中，所述超声荡洗用有机溶剂为异丙醇。
[0041]
在可选的实施方式中，所述脱脂烧结总时间为52h，最高烧结温度为1500℃。
[0042]
在可选的实施方式中，3d打印加工形成的多孔表面不需进行表面粗化处理。
[0043]
根据本发明的一个方面，提供一种3d打印多孔氧化锆牙种植体，包含骨内个性化多孔种植体部分和骨上基台两个部分，其中，依据患者颌骨骨量和骨质设计的个性化多孔种植体和骨上基台为一体化结构，没有螺丝、套叠等连接结构；所述骨上基台包括基台穿龈部分、基台龈上部分、加力辅助结构；所述基台穿龈部分位于种植体骨内部分的上方，基台龈上部分位于穿龈部分的上方，顶部为加力辅助结构，其中，基台穿龈部分可以依据患者的牙龈厚度和形态、缺牙间隙设计；基台龈上部分依据穿龈部分及缺牙间隙的大小设计。
[0044]
根据本发明的另一个方面，提供一种3d打印多孔氧化锆牙种植体的设计和加工方法步骤：
[0045]
(1)利用计算机辅助设计(cad)软件设计多孔种植体，多孔种植体设计包括：不同的孔径和不同的孔隙率。多孔结构沿着种植体螺纹平行排列；孔径大小可调控；孔形状可以
依据设计选择圆形或其他多边形；可通过种植体多孔表面的初始孔位置、孔隙形状、孔隙直径、孔分布的密度来调控孔隙率；多孔结构均匀分布在初始孔对应螺纹至最末端螺纹之间；多孔种植体表层为高孔隙结构，内部为高致密度的核心柱状结构；
[0046]
(2)将多孔种植体导入3d打印软件，依据氧化锆终烧结后的收缩率在软件相应放大种植体。在软件中对种植体设计支撑结构，根据加工平台大小排列数枚种植体及其支撑结构，并生成切片文件；
[0047]
(3)将切片文件拷贝至陶瓷三维打印机，确认打印浆料足量，打印机自动计算打印路径并开始打印；
[0048]
(4)将打印好的种植体从打印机加工平台上取下，异丙醇超声清洗、高压气吹清理种植体内外残余的氧化锆陶瓷浆料，再于真空干燥箱内干燥；
[0049]
(5)将多孔氧化锆种植素坯放置在烧结炉中烧结，烧结后可不进行表面处理；
[0050]
(6)制作完成的种植体在无水乙醇中超声清洗，高温高压消毒灭菌后可储存备用。
[0051]
所述3d打印多孔表面氧化锆牙种植体设计和加工方法包括如下主要内容：
[0052]
(1)计算机辅助设计3d打印多孔表面氧化锆牙种植体；
[0053]
(2)计算机辅助制作3d打印多孔表面氧化锆牙种植体；
[0054]
(3)超声清洗；
[0055]
(4)真空干燥；
[0056]
(5)脱脂烧结；
[0057]
(6)高温高压消毒。
[0058]
本发明主要的机械力学优点有：
[0059]
(1)个性化的孔隙结构设计可以匹配患者颌骨不同弹性模量，减轻种植体与颌骨之间弹性模量差异大造成的应力遮挡效应；
[0060]
(2)基台与种植体为一体化结构，避免了以螺丝为主的基台-种植体连接结构的存在，能够提高种植体的机械强度；
[0061]
本发明所加工的种植体的主要生物学优点有：
[0062]
(1)多孔结构可设计、调控，可适应患者骨质骨量调整，多孔结构有利于细胞迁移、黏附和增殖，促进骨结合；
[0063]
(2)避免了基台-种植体连接结构导致的微间隙，能够减少由于微间隙造成植体周病的发生；
[0064]
(3)氧化锆陶瓷生物相容性好，对比常规钛金属种植体，具有不释放金属元素、无过敏反应的特点；
[0065]
(4)相同表面粗糙度条件下，氧化锆表面菌斑黏附较钛表面更少。
[0066]
此外，本发明加工工艺为3d打印增材制造，相比于氧化锆种植体的切削加工工艺，减少了材料的浪费。
附图说明
[0067]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对3d打印多孔表面氧化锆牙种植体的一个实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些优选实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，
在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0068]
图1为所述3d打印多孔表面氧化锆种植体的主视图，图2为俯视图，图3为其仰视图；
[0069]
图1、图2及图3中，标注1为种植体辅助加力结构，标注2为基台龈上部分，标注3为基台穿龈部分，标注4为种植体骨内多孔结构部分。
[0070]
图4为所述3d打印多孔表面氧化锆种植体纵截面图。
[0071]
图5为所述3d打印多孔表面氧化锆种植体水平截面图，图5中所标注5为种植体高密度柱状核心，核心外为多孔表面结构。
[0072]
图6为所述3d打印多孔表面氧化锆种植体表面孔隙之间互相连通示意图，多孔结构不跨越螺纹区域。
[0073]
图7为本技术实施例4及对照例3试件表面接种小鼠胚胎成骨细胞前体细胞mc3t3-e1细胞，在接种后的第1天及第7天观察细胞形态的sem图(
×
1000倍)对比。图7的对照例3第1天图中大方框为小方框的放大图，实施例4第1天图中的大方框为小方框的放大图。
[0074]
图8为本技术实施例4及对照例3中细胞增殖实验结果图，图中方形代表实施例4的实验结果，圆形代表对照例3的实验结果，横坐标为实验天数，纵坐标为吸光度值，吸光度值越大表明单位面积内细胞数目越多。
具体实施方式
[0075]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。所用3d打印软件未注明具体者，均可用业内常规3d设计及加工软件。
[0076]
所述3d打印多孔表面氧化锆牙种植体设计及加工步骤包括如下内容：
[0077]
(1)计算机辅助设计3d打印多孔表面氧化锆牙种植体
[0078]
利用3d设计软件设计多孔种植体，生成三维数据文件，多孔种植体设计主要包括：不同的孔径和不同的孔隙率；
[0079]
在可选的实施方式中，多孔结构沿着种植体螺纹平行排列，呈螺旋带状分布；
[0080]
在可选的实施方式中，所述孔隙型形状可为圆形、三角形或其他多边形，其孔隙直孔径为100μm-400μm；
[0081]
在可选的实施方式中，所述多孔表面的孔隙结构距螺纹的最小距离为100μm-400μm，相邻孔间距为200μm-1200μm，多孔表面深度为150μm-600μm，即孔深度＝1.5
×
孔径；
[0082]
在可选的实施方式中，多孔结构从种植体标称骨平面下3mm处的螺纹至最末端螺纹之间均可排列分布；
[0083]
在可选的实施方式中，所述多孔表面种植体孔隙率为25％-45％；
[0084]
在可选的实施方式中，所述多孔种植体表层为高孔隙结构，内部为高致密度的核心柱状结构；
[0085]
在可选的实施方式中，相邻螺纹间的多孔结构可以互相连通，但连通的多孔结构不穿越螺纹。
[0086]
(2)计算机辅助制作3d打印多孔表面氧化锆牙种植体
[0087]
将多孔种植体三维数据文件导入3d打印软件，依据氧化锆终烧结后的收缩率在软件中相应放大种植体。在软件中对种植体设计支撑结构，根据加工平台大小排列数枚种植体及其支撑结构，并生成打印切片文件，切片文件切片厚度对应打印材料层厚；将打印切片文件拷贝至陶瓷3d打印机，确认打印浆料，打印机自动计算打印路径并开始打印。
[0088]
所述3d打印机型号为csl-100，其加工平台直径为100mm。
[0089]
在可选的实施方式中，打印浆料为光敏树脂与氧化锆粉末混合而成的浆料。
[0090]
在可选的实施方式中，进行3d打印加工时打印方向为可为0
°‑
90
°
；优选地，所述打印方向为0
°
，即种植体长轴与打印平台平面相平行，此条件下打印氧化锆种植体弯曲强度最高。
[0091]
在可选的实施方式中，所述打印材料层厚可为25μm-100μm；优选地，所述打印层厚为25μm。
[0092]
在可选的实施方式中，所述打印支撑结构由“materialise magics”软件中的“包装保护”模块生成。支撑结构的尺寸依据种植体打印倾斜角度设计。
[0093]
优选地，所述支撑结构的底座支撑高度为0.5mm-1.0mm；
[0094]
优选地，所述支撑结构与种植体之间的缝隙为0.2mm-0.3mm，更优为0.2mm；
[0095]
优选地，所述支撑结构拔模斜度为10
°‑
20
°
，更优为10
°
。
[0096]
(3)超声清洗
[0097]
将打印好的种植体从打印机加工平台上取下，去除支撑结构。有机溶剂超声清洗、高压气吹清理种植体内外残余的氧化锆陶瓷浆料，反复操作上述步骤2-3次。
[0098]
在可选的实施方式中，所述超声荡洗用有机溶剂为异丙醇。
[0099]
(4)真空干燥
[0100]
将清洗好的种植体平铺在真空干燥箱内，真空干燥5min-10min。
[0101]
(5)脱脂烧结
[0102]
将干燥好的种植体平铺于烧结炉内，进行脱脂烧结程序。
[0103]
优选地，所述脱脂烧结总时间为52h，最高烧结温度为1500℃。
[0104]
(6)高温高压消毒
[0105]
烧结完成的种植体在无水乙醇中超声清洗，高温高压消毒灭菌后可储存备用。
[0106]
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0107]
实施例1：
[0108]
多孔表面设计：种植体直径为4.5mm，多孔结构由标称骨平面下3mm至最末端螺纹之间均匀分布，孔隙直径为100μm，孔深度为150μm，相邻螺纹间可排列4排多孔带，多孔带沿螺纹旋转平行排列。
[0109]
材料：打印材料主要成分为3y-tzp(3％mol氧化钇稳定的多晶四方相氧化锆)及光敏树脂。
[0110]
打印参数：打印角度0
°
，打印层厚25μm，支撑结构的底座支撑高度为1.0mm，与种植体之间的缝隙为0.2mm，拔模斜度为10
°
。
[0111]
清洗，干燥及脱脂烧结：将打印好的种植体去除支撑结构，在异丙醇溶液中超声荡洗10-15s，重复2-3次，真空干燥1min，脱脂烧结52h。
[0112]
测试数据：静力强度，实验按照iso 14801:2017进行，实验用机器为英斯特朗万能
力学材料试验机(instron 3400，美国)。在种植体顶部施加与种植体长轴成30
°
角的、逐渐增大的静载力，记录种植体折断时的静力强度。
[0113]
测试结果：试样1＝780.63n；试样2＝775.73n；试样3＝729.60n.平均静力强度＝761.97
±
28.15n(均值
±
标准差)。
[0114]
实施例2：
[0115]
多孔表面设计：种植体直径为4.5mm，多孔结构由标称骨平面下3mm至最末端螺纹之间均匀分布，孔隙直径为400μm，孔深度为600μm，相邻螺纹间可排列1排多孔带，多孔带沿螺纹旋转方向平行排列。
[0116]
材料：打印材料主要成分为3y-tzp(3％mol氧化钇稳定的多晶四方相氧化锆)及光敏树脂。
[0117]
打印参数：打印角度0
°
，打印层厚25μm，支撑结构的底座支撑高度为1.0mm，与种植体之间的缝隙为0.2mm，拔模斜度为10
°
。
[0118]
清洗，干燥及脱脂烧结：将打印好的种植体去除支撑结构，在异丙醇溶液中超声荡洗10-15s，重复2-3次，真空干燥1min，脱脂烧结52h。
[0119]
测试数据：静力强度，实验按照iso 14801:2017进行，实验用机器为英斯特朗万能力学材料试验机(instron 5900，美国)。在种植体顶部施加与种植体长轴成30
°
角的、逐渐增大的静载力，记录种植体折断时的静力强度。
[0120]
测试结果：试样1＝580.89n；试样2＝608.08n；试样3＝612.73n.平均静力强度＝600.57
±
17.20n。
[0121]
实施例3：
[0122]
多孔表面设计：种植体直径为4.5mm，多孔结构由标称骨平面下6mm至最末端螺纹之间均匀分布，孔隙直径为400μm，孔深度为600μm，相邻螺纹间可排列1排多孔带，多孔带沿螺纹旋转平行排列。
[0123]
材料：打印材料主要成分为3y-tzp(3％mol氧化钇稳定的多晶四方相氧化锆)及光敏树脂。
[0124]
打印参数：打印角度0
°
，打印层厚25μm，支撑结构的底座支撑高度为1.0mm，与种植体之间的缝隙为0.2mm，拔模斜度为10
°
。
[0125]
清洗，干燥及脱脂烧结：将打印好的种植体去除支撑结构，在异丙醇溶液中超声荡洗10-15s，重复2-3次，真空干燥1min，脱脂烧结52h。
[0126]
测试数据：静力强度，实验按照iso 14801:2017进行，实验用机器为英斯特朗万能力学材料试验机(instron 5900，美国)。在种植体顶部施加与种植体长轴成30
°
角的、逐渐增大的静载力，记录种植体折断时的静力强度。
[0127]
测试结果：试样1＝779.38n；试样2＝917.26n；试样3＝734.28n.平均静力强度＝810.31
±
95.33n。
[0128]
对照例1：
[0129]
表面设计：种植体直径为4.5mm，表面无多孔结构。
[0130]
材料：打印材料主要成分为3y-tzp(3％mol氧化钇稳定的多晶四方相氧化锆)及光敏树脂。
[0131]
打印参数：打印角度0
°
，打印层厚25μm，支撑结构的底座支撑高度为1.0mm，与种植
体之间的缝隙为0.2mm，拔模斜度为10
°
。
[0132]
清洗，干燥及脱脂烧结：将打印好的种植体去除支撑结构，在异丙醇溶液中超声荡洗10-15s，重复2-3次，真空干燥1min，脱脂烧结52h。
[0133]
测试数据：静力强度，实验按照iso 14801:2017进行，实验用机器为英斯特朗万能力学材料试验机(instron 5900，美国)。在种植体顶部施加与种植体长轴成30
°
角的、逐渐增大的静载力，记录种植体折断时的静力强度。
[0134]
测试结果：试样1＝834.71n；试样2＝887.19n；试样3＝936.93n.平均静力强度＝886.28
±
51.11n。
[0135]
对照例2：
[0136]
表面设计：种植体为cad/cam切削加工生产。种植体直径为4.5mm，无多孔表面结构。
[0137]
材料：材料主要成分为3y-tzp(3％mol氧化钇稳定的多晶四方相氧化锆)。
[0138]
切削加工：将种植体stl格式文件导入切削机，设计支撑结构，进行种植体的切削加工。
[0139]
烧结：将切削好的种植体去除支撑结构，按照标准烧结程序烧结约10小时，烧结后不进行其他表面处理。
[0140]
测试数据：静力强度，实验按照iso 14801:2017进行，实验用机器为英斯特朗万能力学材料试验机(instron 5900，美国)。在种植体顶部施加与种植体长轴成30
°
角的、逐渐增大的静载力，记录种植体折断时的静力强度。
[0141]
测试结果：试样1＝1082.14n；试样2＝843.03n；试样3＝968.90n.平均静力强度＝964.69
±
119.61n。
[0142]
表1 种植体静力强度测试结果(n＝3)
[0143][0144]
从表1可以看出，3d打印多孔表面种植体静力强度与种植体表面的孔隙直径和表面孔隙起始位置有关。实施例1中的100微米孔的种植静力强度高于实施例2中的400微米孔种植体，原因可能是100微米孔种植体多孔表面深度较浅，内部核心柱状结构强度高，且内部缺陷较少。与对照例1中无孔的3d打印种植体相比，实施例3中400μm孔的种植体起始孔位置偏根尖方时，静力强度无明显下降。本技术中的实施例2与实施例3均为400微米孔种植体，实施例2中将多孔起始位置上移3mm，静力强度降低，说明多孔表面孔隙起始位置对种植
体静力强度的大小有影响。在孔隙直径相同的条件下，表面孔隙起始位置越靠近种植体根尖方向，静力强度越高。静力强度与种植体的疲劳强度相关，种植体在口腔内行使功能时多受到的是循环的疲劳应力。通过静力强度可以一定程度上预测种植体在口腔内使用寿命。根据既往研究结果，人类磨牙区最大牙合力约为600n。本实施例与对照例基本满足种植体在口腔内使用的强度要求。
[0145]
实施例4：
[0146]
多孔表面设计：圆盘试件，其直径为15mm，厚度为2mm，多孔结构位于圆盘的顶面，多孔表面孔隙直径为400μm，孔深度为400μm。
[0147]
材料：打印材料主要成分为3y-tzp(3％mol氧化钇稳定的多晶四方相氧化锆)及光敏树脂。
[0148]
打印参数：打印角度0
°
，打印层厚25μm。
[0149]
干燥、脱脂烧结及试件清洗：将打印好的试件在异丙醇溶液中超声荡洗10-15s，重复2-3次，真空干燥1min，脱脂烧结52h。烧结后依次经丙酮、无水乙醇、去离子水各超声清洗30min，高温高压(121.3℃、104.43kpa)灭菌消毒。
[0150]
测试数据：在试件的多孔表面接种小鼠胚胎成骨细胞前体细胞mc3t3-e1细胞，在接种后的第1、7天观察细胞形态；第1、3、5天使用cck-8试剂进行细胞增殖活性的检测。
[0151]
测试结果：细胞培养1天时3d打印多孔表面试件上的细胞伪足伸展较好(如图7所示)；培养7天时在多孔表面可观察到汇合的细胞层，孔底及孔壁可见细胞黏附(如图7所示)。细胞培养第3天及第5天时多孔表面的细胞数量有明显上升(如图8所示)。
[0152]
对照例3：
[0153]
多孔表面设计：圆盘试件，其直径为15mm，厚度为2mm，无多孔表面结构。
[0154]
材料：打印材料为主要成分为3y-tzp(3％mol氧化钇稳定的多晶四方相氧化锆)及光敏树脂。
[0155]
打印参数：打印角度0
°
，打印层厚25μm。
[0156]
干燥、脱脂烧结及试件清洗：将打印好的试件在异丙醇溶液中超声荡洗10-15s，重复2-3次，真空干燥1min，脱脂烧结52h。烧结后依次经丙酮、无水乙醇、去离子水各超声清洗30min，高温高压(121.3℃、104.43kpa)灭菌消毒。
[0157]
测试数据：在试件的表面接种小鼠胚胎成骨细胞前体细胞mc3t3-e1细胞，在接种后的第1、7天观察细胞形态；第1、3、5天使用cck-8试剂进行细胞增殖活性的检测。
[0158]
测试结果：细胞培养1天时可见无孔表面试件细胞铺展较为平坦(如图7所示)；培养7天时在无孔表面试件可观察到汇合的细胞层(如图7所示)。细胞培养第3天及第5天时无孔表面试件细胞数量有所上升(如图8所示)。
[0159]
通过对比实施例4和对照例3可以看出，多孔表面能够促进小鼠胚胎成骨细胞前体细胞的黏附和增殖能力；在孔隙直径为400μm的条件下，小鼠胚胎成骨细胞前体细胞在多孔表面的黏附和增殖效果优于无孔表面(如图8所示)。
[0160]
综上所述，本发明专利申请所提供的一种3d打印多孔表面氧化锆牙种植体的强度可以满足临床使用的需要；另一方面，多孔表面氧化锆能够促进成骨细胞黏附和增殖。
[0161]
目前的氧化锆牙种植体以注塑成型为主，且难以形成孔隙结构可控的多孔表面，氧化锆的骨结合能力仍有待进一步提升。本发明包括运用计算机辅助设计技术形成表层高
孔隙度、核心高致密度的牙种植体结构，通过3d打印技术加工获得孔隙结构可控的多孔表面氧化锆种植体，可优化氧化锆种植体表面设计和加工，有望提升骨结合性能，并提高种植修复治疗的个性化程度。
[0162]
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。