口腔修复用钛及钛合金的理化特性及其生物相容性分析

【摘要】 牙齿修复材料是口腔医学中所使用的一类生物材料，随着口腔修复技术的不断发展，口腔修复材料也迅猛发展起来，每年都会出现很多新型的牙齿修复材料。这些材料在用于临床之前都必须通过安全性评价和有效性检测，在所有检测指标中，材料的生物相容性是最为关键的一项检测指标。在人工修复牙齿的过程中，医师必须借助材料以恢复牙齿的固有形成及功能。材料的选择必须依据患牙牙体缺损程度、部位、性质和患牙在牙弓上的具置及咬合关系等情况来综合选择适合的修复材料。

关键词：口腔修复 钛及钛合金 理化特性 生物相容性

中图分类号：R78 文献标识码：B 文章编号：1004-7484（2011）07-0217-02

随着人们对生活质量的不懈追求，人们对牙齿的保健意识也得到不断的提高，越来越多的人开始关注牙齿健康问题。口腔修复患者越来越多，临床出现了各种各样的口腔修复材料。口腔修复材料可分为基底、 衬里材料和修复材料两大类。 基底、衬里材料应选用具有良好性能的绝缘、 无刺激或刺激性小、能起到安抚促进修复牙本质形成等的材料，在被切割的牙本质表面，该材料应是具有隔离温度、电流及化学物质的作用，对牙髓-牙本质器官具有良好的生物相容性，且和牙齿修复材料间具有良好的化学相容性，结固后应具有一定的强度，不能使牙或修复体发生变色[1,3]。金属牙齿修复材料分为贵金属和非贵金属。贵金属材料是制作金瓷修复体底层冠的最理想材料，但其价格昂贵，在我国使用还比较少，难以得到普及。非贵金属的典型代表钛及钛合金材料具有强大的性价比优势，临床备受广大牙病患者的青睐[4,5]。钛及钛合金材料能较好的恢复牙体形态及功能，具有强度高、外形美观、色泽稳定、表面光滑、耐磨损、耐腐蚀等优点，是一种良好的牙齿修复体，适用于一切固定者。本组研究资料通过文献检索方法检索近年来钛及钛合金材料用于口腔修复时的生物相容性研究情况[7]。

研究方法：我们通过检索中国知网、维普网、万方等电子资料数据库，查询关于钛及钛合金与口腔修复材料理化性质及生物相容性方面研究文章，共计45篇，选择其中较近且具有较大价值的13篇文章为重点分析对象，总结钛及钛合金材料在口腔修复中的生物相容性研究情况，及钛及钛合金材料的理化性质。

1 钛及钛合金材料的物理性能

钛的原子量：47．9，密度：4.5 X10-3 kg／m3，其密度较金、钴铬合金等轻很多。采用钛及钛合金材料制作的局部可摘义齿支架轻于常用的钴铬合金支架，重量约为后者的1／2。钛及钛合金的密度较低，临床采用普通牙科x线扫描设备就能查出安装好的义齿支架存在的缺陷，为临床支架安装质量控制提供了便利。钛具有导热系数小、易于焊接的优点，且能对牙髓起到保护作用[8]。

2 化学性能

钛的化学性质很活泼，和氧亲和力极强。在对钛材进行加工（切割、研磨、熔铸等）时，在极短的时间内就可和氧发生氧化反应，在其表面形成氧化膜。氧化膜表层的Ti02能较好的抵抗强腐蚀性物质对其深层的腐蚀，该氧化膜还具有良好的防氧渗透性，正是因为其在表面所形成的氧化膜使钛具有强的抗腐蚀性[9]。在加工切割过程中，钛在高温下可与氧、氢、氮发生剧烈的反应，使原有的氧化膜增强增厚，对钛的各项性能产生破坏作用。故此，钛及钛合金支架的铸造、焊接等热加工操作步骤，应在真空或惰性气体保护的环境下进行[10]。

3 钛及钛合金材料的力学性能

钛合金在强度、硬度方面较纯钛具有优势，但是低于钴铬合金、镍铬合金。钛合金有良好的弹性，适合做义齿支架卡环。Bridgman等人将钛合金卡环置于基牙观测线以下0.75mm,模拟使用3年，观察钛合金卡环的固位力降低、变形、折断等指标较钴铬合金卡环显著低。有人将用不同金属材料制作成的义齿支架、卡环，做弯曲疲劳实验，结果钛合金和钴铬合金的抗弯曲疲劳指数近似，而纯钛抗弯曲疲劳指数较低。因此，钛合金较纯钛更适合用作可摘局部义齿。将具有等轴晶粒的金属置于特定的条件下进行拉伸，其延展率会有几倍至十几倍的增加，这种现象称为超塑性现象。通过实验表明，钛合金也具有该种特性。

4 钛及钛合金材料的生物相容性

钛具有非常优良的生物相容性，这一优点是其在医学领域得到广泛应用的根本原因。钛因其所具有强抗腐蚀性，而具有了优良的生物相容性。钛表面有氧化膜，该层氧化膜与母体金属呈紧密而牢固的结合。氧化膜的表层为Ti02，它具有较强的绝缘性，能有效防止氧向深层渗透，从而具有较强的抗腐蚀性[11-12]。金、铂等金属是因为具有电化学惰性，难以发生化学反应而具有强抗腐蚀性。钛金属表面的氧化膜层中的Ti02还具有催化作用，可使牙槽中的组织液、蛋白质、软硬组织等较易接近并附着在氧化膜上。钛支架和口腔软组织不发生反应，无味且颜色不发生变化。钛及钛合金材料的致敏、致瘤、致畸作用远远小于其它非贵金属材料。

5 结论

钛及钛合金材料在修复口腔方面表现出了极高的性价比。但是钛合金比起贵金属材料来说还存在着一些缺陷，随着科技的不断进步，一部分新型的钛合金已经被开发出来，通过进一步的研究确定其在体内安全性及远期疗效后，即可用于临床使用。为广大患者提供性价比更高的口腔修复材料。

参考文献

[1] Grandini S, Goracci C, Monticelli F, et al. Fatigue resistaace and structural characteristics of fiber posts:three-point bending test and SEM evaluation. Dent Mater. 2005;21(2):75-82.

[2] 金自宜．牙科钛及钛合金的开发应用[J]．稀有金属材料与工程，1991。(2)：42.

[3] 黄正华，张忠明，郭学锋．钛及其合金在牙科方面的应用[J]．中国稀土学报，2002，20(sI)：219．223.

[4] 汪大林，江中明．牙科合金材料应用研究现状[J]．特种铸造及有色合金．1998．(3)：42．44.

[5] 汪大林，徐君伍．钛在口腔修复医学中的应用[J]．稀有金属材料与工程，1993，22(3)：434-438

[6] Talcahashi J．Kimura H.Lautensehlager EP’et a1．Casting pure titaniuminto commercial phosphate―bondcd Si02 investment molds．J Dent Resl 1990：69(12)：1800―1805

[7] Hamanaka H．Doi H，Yoneyama T’et a1．Detal casting of titanium andNi-Ti Mloys by a new casting machine．J Dent Res 1989：68(11)：1529．1533

[8] Vallittu PK．Kokkonen M．Deflection fatigue of cobaltchromium。titanium and gold alloy cast denture clasp．J Prosthet Dent 1995：74(4)：412．419

[9]Bridgeman JT,Marker VA，Hummel SK，et a1．Comparison of titaniumand cobalt．chromium removable partial denture clasps．J Prosthet Dent1997；78(2)：187．193.

[10]黎红，张孟平，冯洁琳，等．钛修复体的口腔生物摩擦学特性研究[J]．中华口腔医学杂志，2004，39(1)：63-66．

[11]张杰，黎红，周仲荣，等．人体天然牙不同深度层次的显微硬度与耐磨性的研究[J]． 生物医学工程学杂志， 2002， 19(4)： 621-623．

[12]付强,于海忠.口腔修复合金材料的理化特性及临床应用评价[J].中国组织工程研究与临床康复,2009,13(12):2345-2348.