氧化锆牙种植体表面梯度结构生物活性玻璃涂层的构建及其生物学评价

作为牙种植体的理想材料，氧化锆具有优异的生物相容性，且颜色与骨骼相近，尤其适应于美观性要求极高的前牙种植修复，是未来种植体发展的重点。其生物惰性和过高的弹性模量是其临床上失效的主要原因，对其表面进行改性以提高生物活性并降低弹性模量是提高其临床可靠性的根本。本申请旨在研究具有表面梯度结构生物活性玻璃涂层的氧化锆牙种植体，通过开发与四方相氧化锆化学相容、具有与氧化锆相近的热膨胀系数、在高温熔融状态下具有合适粘度并可在预烧结的多孔四方相纳米氧化锆基体表层渗透一定距离的生物活性玻璃，运用玻璃渗透+致密烧结技术在氧化锆种植体表面构建一层50-200微米的弹性模量从内到外逐渐降低的梯度结构氧化锆-生物活性玻璃复合材料层，开发具有自主知识产权的具有氧化锆/氧化锆-生物活性玻璃复合材料/生物活性玻璃梯度功能结构的牙种植体，可望大幅提高氧化锆种植体的临床可靠性，缩短种植牙的康复时间，具有广阔的应用前景。

氧化锆具有优异的机械性能和生物相容性，且颜色与骨骼相近，是牙种植体的理想材料，尤其适应于美观性要求极高的前牙种植修复，是未来种植体发展的重点。其生物惰性和过高的弹性模量是其临床上失效的主要原因，对其表面进行改性以提高生物活性并降低弹性模量是提高其临床可靠性的根本。本研究开发了一种具有表面梯度结构生物活性玻璃涂层的氧化锆牙种植体，通过开发与四方相氧化锆化学相容、具有与氧化锆相近的热膨胀系数、在高温熔融状态下具有合适粘度并可在预烧结的多孔四方相纳米氧化锆基体表层渗透一定距离的生物活性玻璃，运用玻璃渗透+致密烧结技术在氧化锆种植体表面构建了一层了50-200微米的弹性模量从内到外逐渐降低的梯度结构氧化锆-生物活性玻璃复合材料层，开发出了具有自主知识产权的具有氧化锆/氧化锆-生物活性玻璃复合材料/生物活性玻璃梯度功能结构的牙种植体。本研究的核心在于设计了一种能够在一定程度上渗透多孔四方相纳米氧化锆的生物活性玻璃，该玻璃满足：（1）在高温下不与四方相氧化锆发生不利的反应，可防止渗透及烧结过程中氧化锆从四方相向单斜相转变；（2）与氧化锆的热膨胀系数接近，可获得良好的力学效果，避免了烧结后因为热应力过大而出现的裂缝，不破坏氧化锆基体材料本身的性能；（3）具有良好的生物活性，能够释放成骨所需的元素和成长因子，促进成骨细胞的早期粘附和繁殖分化，促进骨组织在种植体表面的生长增加新骨形成速度，缩短愈合期，并具有良好的远期稳定性；（4）渗透－烧结得到的具有表面梯度结构涂层的种植体达到ISO 13356等国际标准对氧化锆种植体的各项要求，即三点弯曲强度≥500 MPa、四点弯曲强度≥800 MPa、密度≥6.0 g/cm3、单斜相氧化锆含量≤20%、疲劳强度极限值（10万次循环压应力）≥320 MPa、抗老化等。本研究开发的种植体可望大幅提高氧化锆种植体的临床可靠性，缩短种植牙的康复时间，具有广阔的应用前景。