增進初期穩定性的用于牙科的種植體及其制造方法與流程

技術領域

本發明涉及增進初期穩定性的用于牙科的種植體(implant)及其制造方法，更為詳細地，所述用于牙科的種植體及其制造方法可在種植手術后抑制初期骨吸收，從而不僅確保種植體的初期穩定性及固定力，而且調節骨重建(Remodeling)速度，進而可增進骨形成期間的種植界面-骨結合力。

背景技術：

用于牙科的種植體(以下簡稱為“種植體”)作為一種人工牙齒可以永久地代替缺損的牙齒，為了恢復部分或全部無齒顎部位的咀嚼功能而廣泛應用。由此，所述用于牙科的種植體應該制造為不僅在功能上可代替真牙，而且能夠適當地分散施加于牙齒的荷重，從而可進行長時間使用。

種植體的成功率及長期預后受種植體的穩定性影響，換句話說受固定力影響，所述種植體的穩定性受患者的骨量及骨質的影響較大。所述種植體穩定性表現為初期穩定性(＝機械穩定性)和二次穩定性(生物學穩定性)之和，所述初期穩定性由種植體接觸周圍骨而產生，所述二次穩定性由種植體植入后形成新生骨組織并產生骨結合而獲得，并且種植體穩定性獲得的原理的特性上必然產生種植體穩定性下降的區間，從而存在對外部的荷重特別脆弱的時期。

換句話說，如圖1a所示，將種植體植入牙槽骨，則首先在現有骨中出現用于制造新生骨的骨吸收的同時，種植體的穩定性下降，并且與此同時在種植體周邊生成新生骨，并通過種植體和牙槽骨之間的骨結合，種植體的穩定性再次逐漸提高。

由此，種植體穩定性下降的區間根據種植體設計(design)或表面處理等各不相同，但是作為所有用于牙科的種植體的共同現象，所述時期對種植體初期穩定性影響很大。

由此，問題在于，患者的骨量不足和骨量不良導致在骨結合中難以確保重要的初期穩定性時，可能發生種植體的早期失敗，并且向初期穩定性低的種植體施加過大荷重時，可能發生由于輕微搖動引起的骨結合延期，從而現有用于牙科的種植體在經過約3～6個月的骨形成期后適用賦予荷重的延期種植手術。換句話說，現有的種植體表面處理手術在向種植體賦予早期荷重時，種植體失敗率增加，并且為了防止所述現象的發生，從而進行延期種植時，種植體手術期變成長期化。

由此，克服所述缺點，并為了增進種植體-骨干的機械穩定性，對種植體長度或直徑進行改變，或者引入用于強化自動攻絲(self-tapping)的特殊設計，從而實現想要確保種植體初期穩定性的目的。此外，為了增進通過新生骨形成的種植體-骨干的生物學穩定性，將骨形成促進因子、生物體細胞外基質分子及高分子擔體物質等應用于種植體，從而嘗試增進種植體初期穩定性的方法。

由此，嘗試用于確保種植體初期穩定性的各種方法，但是尚未開發出在種植體植入后可以確保初期穩定性的方案，從而難以賦予早期荷重及縮短治療期。

技術實現要素：

本發明為了解決所述問題，目的在于提供一種可進行早期荷重賦予及治療期縮短的用于牙科的種植體及其制造方法，從而確保種植體植入后的初期穩定性，并可增進骨形成期間的種植體界面-骨結合力。

為了實現所述目的的本發明提供一種用于牙科的種植體，所述種植體包括：用于牙科的種植體，其具有粗糙的表面；以及破骨細胞活性抑制劑涂膜，其形成于所述用于牙科的種植體表面，從而增進種植體的初期穩定性和種植體-骨界面結合力。

此外，本發明提供一種用于牙科的種植體的制造方法，所述方法包括如下步驟：在用于牙科的種植體表面形成粗糙；對形成有所述粗糙的用于牙科的種植體的表面進行親水化處理；以及在所述經過親水化處理的用于牙科的種植體的表面形成破骨細胞活性抑制劑涂膜。

另外，所述用于牙槽骨涂覆的破骨細胞活性抑制劑可使用為如下用途：在用于牙科的種植體的植入前，涂覆于與所述種植體接觸的牙槽骨表面，從而抑制所述牙槽骨的骨吸收，進而可起到增進種植體的初期穩定性和種植體-骨界面結合力。

所述破骨細胞活性抑制劑作為抑制牙槽骨的初期骨吸收物質。

此外，用作所述破骨細胞活性抑制劑的二碳磷酸鹽化合物(Bisphosphonate)作為統稱為具有P-C-P基團的1～3世代的二碳磷酸鹽化合物(Bisphosphonate)，其可包括從以下物質所組成的群組中選擇的一個以上：阿侖膦酸鹽(Alendronate)、唑來膦酸鹽(Zolendronate)以及藥物學上允許使用的以上的鹽或酯。

并且，所述破骨細胞活性抑制劑涂膜為了促進種植體的骨結合，可額外包括BMP-2、PEP7等骨生長因子(bone growth factor)成分。此外，所述制造方法的親水化處理可以是在所述用于牙科的種植體表面進行等離子或者紫外線處理。

根據本發明，在種植體表面涂覆破骨細胞活性抑制劑，所述破骨細胞活性抑制劑抑制破骨細胞活性，從而種植體植入后，不僅確保初期穩定性及固定力，而且調節骨重建速度，進而可增進骨形成期的種植體界面-骨結合力，可進行種植體手術后早期荷重賦予及治療期縮短。

附圖說明

圖1a是表示種植體手術后的初期穩定性下降原理的圖。

圖1b是表示根據本發明的種植體手術后初期穩定性增進原理的圖。

圖2是表示根據本發明的一個實施例的涂覆有破骨細胞活性抑制劑的種植體的制造及手術過程的順序圖。

圖3、4是將根據本發明的一個實施例的將涂覆有破骨細胞活性抑制劑的種植體植入于小型豬的下顎及脛骨后，對6周期間的初期穩定性進行評價的結果。

圖5是將根據本發明的將涂覆有破骨細胞活性抑制劑的種植體植入于小型豬的脛骨，從而對經過16天的骨形成期后的開啟力矩(removal torque)進行測量的結果。

圖6是將根據本發明的一個實施例的將涂覆有破骨細胞活性抑制劑及骨形成因子的種植體植入于小型豬的脛骨，從而對經過16天的骨形成期后的開啟力矩(removal torque)進行測量的結果。

具體實施方式

本發明提供一種用于牙科的種植體，所述種植體包括：用于牙科的種植體，其具有粗糙的表面；以及破骨細胞活性抑制劑涂膜，其形成于所述用于牙科的種植體表面，從而增進種植體的初期穩定性和種植體-骨界面結合力。

此外，本發明提供一種用于牙科的種植體的制造方法，所述方法包括如下步驟：在用于牙科的種植體表面形成粗糙；對形成粗糙的用于牙科的種植體的表面進行親水化處理；以及在所述經過親水化處理的用于牙科的種植體的表面形成破骨細胞活性抑制劑涂膜。

另外，所述用于牙槽骨涂覆的破骨細胞活性抑制劑可使用為如下用途：在用于牙科的種植體植入前，涂覆于與所述種植體接觸的牙槽骨表面，從而抑制所述牙槽骨的骨吸收，進而可起到增進種植體的初期穩定性和種植體-骨界面結合力。

參照附圖，對根據所述本發明的一個樣式的用于牙科的種植體及其制造方法進行如下詳細說明。

首先，本發明說明書中術語“種植體(implant)”的含義為：對缺失的人體組織進行恢復的替代物。用于牙科的種植體的含義為：一般地在自然牙根脫落的牙槽骨中埋入固定裝置(fixture)并結合，以便代替缺失的牙齒的齒根，之后在固定裝置的上部固定人工牙齒，從而恢復牙齒的原有功能的替代物。

尤其，在本說明書中，用于牙科的種植體表面含義為：可以與牙槽骨結合的固定裝置的表面，所述種植體表面由鈦(titanium)或者鈦(titanium)合金組成，所述鈦合金包括：鋁(aluminum)、鉭(Tantalum)、鈮(niobium)、釩(vanadium)、鋯(zirconium)、鉑(platinum)、鎂(magnesium)及鈉(natrium)中的一個以上以及鈦(titanium)。

將種植體植入牙槽骨，則如圖1a所示，首先在現有骨中產生用于制造新生骨的骨吸收的同時，種植體的穩定性下降，并且與此同時種植體周邊生成新生骨，并通過種植體和牙槽骨之間的骨結合，種植體的穩定性逐漸再次提高。所述種植體穩定性獲得的原理的特性上必然產生種植體穩定性下降的區間，從而存在對外部的荷重特別脆弱的時期。由此，當向所述初期穩定性低的種植體施加過大荷重時，輕微的搖動可能產生骨結合延期。

在本發明中，為了解決所述問題，在種植體表面形成破骨細胞活性抑制劑涂膜，所述涂膜可抑制所述牙槽骨的初期骨吸收。所述將破骨細胞活性抑制劑涂覆至種植體后進行植入，則在牙槽骨內涂覆至種植體表面的破骨細胞活性抑制劑進行分離，并向周圍骨放出。所述放出的破骨細胞活性抑制吸附于周圍骨，從而吸收于破骨細胞，進而抑制破骨細胞活性，并且如圖1b所示，對固定于牙槽骨的種植體-骨界面的骨重建進行延期，從而緩和種植體初期穩定性的下降，進而最終增強種植體初期穩定性。此外，本發明的涂覆有破骨細胞活性抑制劑的種植體隨著骨結合期的增加，獲得如下效果：保持初期穩定性增大，從而增進種植體-骨界面結合力。

換句話說，根據本發明，涂覆有破骨細胞活性抑制劑的種植體手術時，將種植體的穩定性下降區間進行最小化，從而不僅可以確保種植體初期穩定性及固定力，而且可以進行種植體早期荷重賦予，從而通過輕微搖動防止骨結合延期，并可以縮短骨融合期。

此外，如圖2所示，所述破骨細胞活性抑制劑并非直接涂覆在種植體上來使用，而是在種植體植入前，直接涂覆在與所述種植體接觸的牙槽骨表面來使用，從而獲得相同的效果。并且，所述破骨細胞活性抑制劑可以以溶液或干燥的狀態適用于種植體表面或牙槽骨表面，以便易于破骨細胞活性抑制劑分離、吸收。

所述破骨細胞活性抑制劑可以使用抑制牙槽骨的初期骨吸收的各種物質。

此外，用作所述破骨細胞活性抑制劑的二碳磷酸鹽化合物(Bisphosphonate)作為統稱為具有P-C-P基團的1～3世代的二碳磷酸鹽化合物(Bisphosphonate)，其可包括從以下物質所組成的群組中選擇的一個以上：阿侖膦酸鹽(Alendronate)、唑來膦酸鹽(Zolendronate)以及藥物學上允許使用的以上的鹽或酯(ester)。

并且，所述破骨細胞活性抑制劑涂膜為了促進種植體的骨結合，可額外包括BMP-2、PEP7等骨生長因子(bone growth factor)成分。

另外，所述種植體表面為了進一步促進骨結合，在涂覆破骨細胞活性抑制劑前，可額外包括如下步驟：在表面形成粗糙；以及親水化處理。所述粗糙可通過如下多種方法形成：噴砂處理法(Grit blasting)、吸收性噴砂介質法(Resorbable blasting media)、酸蝕處理法(Acid etching)、堿蝕處理處理法(Alkali etching)、鈦等離子噴涂法(Titanium plasma spray)、大砂噴砂和酸處理法(Sandblasting with large grit and acid treatment)、陽極電鍍法(Anodizing)、激光表面加工法等。并且形成有粗糙的種植體表面其表面積增加，從而提高種植體的骨結合。

此外，種植體表面的親水化處理可以使用能夠去除表面的有機污染源的多種方法，并且作為一個實施例，可以使用類似于RFGD、O2、常溫等離子(Plasma)的等離子處理或紫外線處理方法等。

通過以下實施例對本發明的效果進行詳細說明。但是，所有實施例僅用于對一個以上的具體例子進行示例性說明，發明的范圍并非限定于所述實施例。

【實施例1】親水化處理及涂覆有破骨細胞活性抑制劑的用于牙科種植體的制造

將機械加工的鈦(titanium)種植體，使用粒子大小1mn以下的氧化鋁(Al2O3)粉末，在噴射(blast)壓力1～10氣壓下，進行1～60秒的噴射。利用使用混合酸水溶液的酸處理法，從而將種植體表面賦予宏觀或微觀形態(macro-&micro-morphology)后，將所述酸腐蝕處理的用于牙科的鈦種植體通過乙醇(ethanol)和蒸餾水分別進行30分鐘的超音波清洗后進行干燥。

為了給經過所述工藝的種植體賦予親水性，進行1分鐘等離子處理(RFGD、O2等)，5分鐘光照射(紫外線、紫外線-臭氧等)處理，從而對鈦表面進行了親水化，并且在所述表面均勻涂覆40mg阿侖膦酸鹽(Alendronate)、40mg唑來膦酸鹽(Zolendronate)、1mg BMP-2、40mg阿侖膦酸鹽(Alendronate)加上1mg BMP-2溶液10ml，并且在溶液為干燥的狀態下，將所述制造的種植體在下述實施例2、3、及4中進行使用。

【實施例2】用于評價涂覆有破骨細胞活性抑制劑的用于牙科的種植體的初期穩定性的種植體穩定性系數測量動物試驗

為了確認種植體穩定性系數(ISQ,Implant Stability Quotient)，將涂覆有所述實施例1中制造的阿侖膦酸鹽(Alendronate)的用于牙科的種植體植入于小型豬(Micropig)下顎及脛骨后，在0周、0.5周、1周、1.5周、2周、4周、6周利用Osstell^TM Mentor(Integration Diagnostics Ltd.,Goteborg,Sweden)和Smartpeg^TM(Integration Diagnostics Ltd.,Goteborg,Sweden)，將共振頻率分析(resonance frequency analysis,RFA)數值測量為ISQ。此時，陰性對照群使用沒有涂覆破骨細胞活性抑制劑的種植體，試驗群使用經過將鈦表面進行親水化的前處理過程后涂覆所述阿侖膦酸鹽的種植體。

如圖3、4所示，相比陰性對照群，在試驗群中幾乎不存在ISQ數值下降，或者其下降幅度可確認為非常小，由此確認種植體初期穩定性增加。

【實施例3】用于評價涂覆有破骨細胞活性抑制劑的用于牙科的種植體的初期穩定性的種植體-骨界面結合力測量動物試驗

為了確認種植體-骨界面結合力，將涂覆有所述實施例1中制造的阿侖膦酸鹽(Alendronate)及唑來膦酸鹽(Zolendronate)的用于牙科的種植體植入于小型豬(Micropig)脛骨后，16天骨形成期后進行開啟力矩(removal torque)測量。此時，陰性對照群使用沒有涂覆破骨細胞活性抑制劑的種植體，試驗群使用經過將鈦表面進行親水化的前處理過程后涂覆所述阿侖膦酸鹽(Alendronate)和唑來膦酸鹽(Zolendronate)的種植體。

如圖5所示，相比陰性對照群，在試驗群中開啟力矩大約增加6～13％左右，由此確認在破骨細胞活性抑制劑涂覆種植體中種植體-骨界面結合力提高。

【實施例4】用于評價并用新生骨形成促進蛋白質和破骨細胞活性抑制劑來涂覆的用于牙科的種植體的初期穩定性的種植體-骨界面結合力測量動物試驗

為了確認種植體-骨界面結合力，將并用涂覆有所述實施例1中制造的阿侖膦酸鹽(Alendronate)及重組人骨形態發生蛋白-2&阿侖膦酸鹽(rhBMP-2&Alendronate)的用于牙科的種植體植入于小型豬脛骨后，16天骨形成期后進行開啟力矩(removal torque)測量。此時，陰性對照群使用僅涂覆作為新生骨形成促進蛋白質的重組人骨形態發生蛋白-2(rhBMP-2)的種植體，試驗群使用經過將鈦表面進行親水化的前處理過程后并用涂覆重組人骨形態發生蛋白-2(rhBMP-2)和阿侖膦酸鹽(Alendronate)的種植體。

如圖6所示，相比陰性對照群，在試驗群中開啟力矩大約增加23％左右，由此確認與新生骨形成促進蛋白質并用，從而使用破骨細胞活性抑制劑，進而種植體-骨界面結合力提高。

本發明并非限定于所述特定的實施例及說明，并且不脫離在權利要求范圍中所請求的本發明的要點，本發明所屬的技術領域具有通常知識的人員均可進行各種變形，并且所述變形所屬于本發明的保護范圍。