上頜竇生物凝膠種植體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種上頜竇生物凝膠種植體及其制備方法，采用3D打印技術(shù)和CNC方法聯(lián)合制造為表面多孔結(jié)構(gòu)和內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)，其中儲藏有大量具有骨誘導(dǎo)因子的生物凝膠。生物凝膠種植體包括植入部、基臺、中央螺絲、生物凝膠、無菌包裝瓶，植入部頂端與基臺通過螺絲連接在一起，頂部設(shè)有外沿帽，頸部設(shè)有微螺紋；植入部的下部為表面多孔和內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)，其孔壁具有紋理表面，多孔結(jié)構(gòu)與內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)相連通，可儲藏有大量具有骨誘導(dǎo)因子的生物凝膠，其濃度和釋放時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于目前的生物涂層種植體。本發(fā)明具有能夠誘導(dǎo)骨組織主動長入種植體的類似骨骼中空結(jié)構(gòu)，能大幅度提高種植體-新骨融合面積和成骨強(qiáng)度，適用于骨質(zhì)疏松條件下的上頜竇種植手術(shù)。
【專利說明】上頜竇生物凝膠種植體及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種牙科種植體，具體涉及一種解決上頜竇骨質(zhì)疏松條件下的具有骨誘導(dǎo)因子凝膠的表面多孔內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)的牙科種植體及其制備方法，屬于口腔種植牙領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]在上頜竇區(qū)域，本身是竇腔結(jié)構(gòu)為主，竇底的骨數(shù)量和質(zhì)量一般欠佳。上頜竇底隨后牙的缺失，牙槽突和牙槽骨基底部嚴(yán)重吸收或者完全吸收，竇底隨之下降，嚴(yán)重者可變?yōu)榕c剩余牙槽嵴水平一致，造成上頜骨嚴(yán)重萎縮。自1965年開展世界上第一顆種植牙以后，上頜竇種植被排除在創(chuàng)始人Branmark教授制定的嚴(yán)格適應(yīng)證之外，長期被視為手術(shù)禁區(qū)。1980年，Boyne和James首先報(bào)道了上頜竇外提升技術(shù)，掌握頜面外科手術(shù)技巧的醫(yī)師開始涉獵這一領(lǐng)域，但通常都需要大量充填人工骨粉。然而，上頜竇底骨質(zhì)以第三、四類松軟的骨質(zhì)為主，極易形成骨質(zhì)疏松，在上頜竇骨質(zhì)疏松條件下，非涂層種植體容易失敗、各種涂層種植體遠(yuǎn)期效果不佳。
[0003]對于非涂層種植體，由于表面骨融合效果不佳，在骨質(zhì)疏松條件下，很難形成穩(wěn)定的固位力，造成絕大部分種植體在I年左右就會失敗。目前，非涂層種植體已經(jīng)被禁止應(yīng)用于上頜竇第三、四類松軟骨質(zhì)區(qū)域。
[0004]對于涂層種植體，為了提高骨融合率，將納米磷灰石或者骨形成蛋白表面BMP與非涂層種植體結(jié)合，其骨融合效果明顯優(yōu)于非涂層種植體，如CN 1903140AXN 201119919Y等專利披露的設(shè)計(jì)。在正常的條件下，涂層種植體能夠取得較佳的遠(yuǎn)期效果，但是在骨質(zhì)疏松條件下涂層種植體遠(yuǎn)期效果仍然不佳，這主要是由于涂層只限于實(shí)心種植體表面，其作用有限，形成的新骨數(shù)量有限，成骨強(qiáng)度受限。特別是BMP，其濃度和數(shù)量受限較大，難于發(fā)揮更佳的藥效作用。盡管目前有嘗試轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β)、胰島素樣生長因子-1 (IGF-1)、miRNA、siRNA作為種植涂層，如CN102579145A等專利披露的設(shè)計(jì)，但均由于同樣原因，難于發(fā)揮更佳的藥效作用；BMP等生物涂層種植體還有一個(gè)顯著的缺點(diǎn)，就是涂層的保存時(shí)間一般在9個(gè)月內(nèi)，過期使用就會導(dǎo)致骨誘導(dǎo)能力的顯著下降，失去效能作用。
[0005]另外，曾有人有嘗試中空種植體，希望骨組織能夠長入其內(nèi)部，如專利US6918766BUUS 20070292820AUUS 2004081941AUUS 2003224328AUUS 2006014120AUJP2005342157AXN 101366664B等披露的設(shè)計(jì)，但由于缺乏骨誘導(dǎo)生長因子支持，僅僅依靠被動的骨組織長入，難于在骨質(zhì)疏松條件下進(jìn)行應(yīng)用，因而仍未能形成商業(yè)化種植體，或者現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰，如1974年瑞士 Schroeder和Sutter研制開發(fā)的中空開口圓柱狀I(lǐng)TI種植體。而且，以上的中空種植體，即使采用中空設(shè)計(jì)，如CN 101366664B、CN 202875504U等專利所示，但由于其僅僅采用CNC (數(shù)控機(jī)床)制造技術(shù)，無法形成密集彎曲的中空結(jié)構(gòu)，無法儲存大量的骨誘導(dǎo)生長因子，因此，即使實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)，也存在較高的失敗風(fēng)險(xiǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種能夠儲存大量骨誘導(dǎo)生長因子凝膠的表面多孔內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)的種植體，可極大地提高種植體與新骨融合面積和成骨強(qiáng)度，解決目前上頜竇骨質(zhì)疏松條件下各種種植體遠(yuǎn)期效果不佳的世界性難題。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]上頜竇生物凝膠種植體及其制備方法，所述種植體采用3D打印技術(shù)和CNC方法聯(lián)合制造為表面多孔結(jié)構(gòu)和內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)，多孔結(jié)構(gòu)和中空結(jié)構(gòu)中儲藏有大量具有骨誘導(dǎo)因子的生物凝膠。
[0009]所述種植體包括植入部、基臺、螺絲、凝膠和無菌包裝瓶，植入部為中空結(jié)構(gòu)，植入部頂端與基臺通過螺絲連接在一起，其特征在于，牙科種植體和凝膠共同包裝在無菌包裝瓶中，所述植入部的頂部設(shè)有外沿帽，植入部的頸部設(shè)有微螺紋，植入部的下部表面為多孔結(jié)構(gòu)，其孔壁具有紋理表面，所述多孔結(jié)構(gòu)與內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)相連通。
[0010]進(jìn)一步地，所述植入部先由3D打印技術(shù)生成，然后植入部的上部與螺絲和基臺連接處采用CNC方法二次加工而成。
[0011 ] 所述凝膠的PH值為6-8。
[0012]所述骨誘導(dǎo)因子包括BMP、TGF-β、IGF、miRNA、siRNA中的一種或多種。
[0013]所述生物凝膠采用超聲震蕩方式，排出種植體內(nèi)的氣泡，通過表面多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)入內(nèi)部中孔結(jié)構(gòu)內(nèi)。
[0014]所述植入部的外直徑> 5mm，植入部的長度> Ilmm ;所述外沿帽的直徑與植入部外直徑之間的徑差為0.625mm。
[0015]本發(fā)明種植上述種植體的上頜竇內(nèi)提升手術(shù)器械，具有微步止停功能，提升桿的頭部形狀與所述種植體的下部形狀一致。
[0016]進(jìn)一步地，所述提升桿的頭部設(shè)有多個(gè)。
[0017]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下:
[0018]1.本發(fā)明采用了能夠存儲凝膠的類似骨骼的多孔中空結(jié)構(gòu):現(xiàn)有的涂層種植體，起骨誘導(dǎo)作用的涂層，僅僅局限于種植體表面，其濃度和數(shù)量受到局限，因而形成的新骨十分有限。本發(fā)明通過3D打印技術(shù)，設(shè)計(jì)了特殊的多孔結(jié)構(gòu)，通過這種密集的類哈弗氏小管設(shè)計(jì)，大幅度增加孔的面積和體積，并可存儲凝膠。
[0019]2.結(jié)合本發(fā)明的多孔結(jié)構(gòu)采用了含骨誘導(dǎo)因子的凝膠技術(shù)，而非涂層技術(shù)。凝膠技術(shù)在濃度和數(shù)量方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于涂層技術(shù)，并且凝膠更容易保存生物活性，而現(xiàn)有的涂層技術(shù)會在9個(gè)月內(nèi)生物活性失效。含有骨誘導(dǎo)因子的凝膠可誘導(dǎo)新骨的形成，增強(qiáng)骨-種植體的融合，特別是在多孔壁表面與新骨形成的骨融合，并與外部的新骨形成一體，極大地提高了種植體與新骨融合面積和成骨強(qiáng)度。此外，本發(fā)明的骨誘導(dǎo)因子凝膠包括BMP、TGF-13、IGF、miRNA, siRNA等，優(yōu)選BMP，其分離純化產(chǎn)品結(jié)合酶解、真空濃縮、定量混合和精微超濾等技術(shù)，保存于特制的PH中性凝膠中，PH值6-8之間，可在常溫條件下長期進(jìn)行保存，并保持較高生物活性。
[0020]3.同現(xiàn)有技術(shù)比較而言，種植體的骨誘導(dǎo)能力由強(qiáng)至弱的依次排序?yàn)?本發(fā)明的生物凝膠種植體>生物涂層種植體>物理或化學(xué)涂層種植體>非涂層種植體。
[0021]4.本發(fā)明的種植體必須配合特殊結(jié)構(gòu)的Microstep上頜竇內(nèi)提升手術(shù)器械才能完成種植手術(shù)。常規(guī)手術(shù)器械無法在上頜竇區(qū)域進(jìn)行使用，將損傷竇膜，產(chǎn)生嚴(yán)重的并發(fā)癥。目前為止,Microstep上頜竇內(nèi)提升手術(shù)器械是相對最安全的手術(shù)器械,可最小幅度的減少損傷竇膜機(jī)會和并發(fā)癥的可能。對于本發(fā)明的多根3D打印種植體，必須使用本發(fā)明的具有多頭的上頜竇內(nèi)提升手術(shù)器械，這是一種目前國內(nèi)外還沒有的器械。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1本發(fā)明的整體示意圖。
[0023]圖2本發(fā)明中的植入部的整體示意圖。
[0024]圖3本發(fā)明中的植入部(a)中下部的表面示意圖，(b)剖面示意圖。
[0025]圖4本發(fā)明在臨床中完成手術(shù)后的整體首I]面不意圖。
[0026]圖5本發(fā)明的特殊定制Microstep上頜竇內(nèi)提升手術(shù)器械。
[0027]其中，1-植入部，2-基臺，3-中央螺絲，4-凝膠，5-無菌包裝瓶，6-外沿帽，7-微螺紋結(jié)構(gòu)，8-類似骨小梁結(jié)構(gòu)，9-中空結(jié)構(gòu)，10-多孔結(jié)構(gòu)，11-烤瓷冠，12-牙齦，13-上頜骨，14-人工骨粉，15-提升桿的頭部。

【具體實(shí)施方式】
[0028]為了更清楚地描述本發(fā)明，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明的種植體包括植入部1、基臺2、中央螺絲3、凝膠4、和無菌包裝瓶5。植入部I頂端與基臺2通過中央螺絲3連接在一起，植入部I和凝膠4共同包裝在無菌包裝瓶5中，通過振蕩器排除氣泡，使得凝膠4浸潤整個(gè)種植體的類似骨骼中空結(jié)構(gòu)，并存儲在多孔結(jié)構(gòu)10和中空結(jié)構(gòu)9里面，使用的時(shí)候，開瓶即用，比涂層種植體的濃度和數(shù)量大大提高。種植體在人體內(nèi)，凝膠4中的骨誘導(dǎo)因子會緩慢釋放出來，誘導(dǎo)骨組織主動長入類骨骼中空結(jié)構(gòu)中，形成新骨與種植體的緊密融合，這種設(shè)計(jì)極大地提高了新骨與種植體融合面積和成骨強(qiáng)度。
[0030]凝膠最佳保質(zhì)期的PH值為6-8，前期與種植體結(jié)合的時(shí)候，流動度較高，經(jīng)過24到48小時(shí)，流動度變低，可在常溫條件下保存至少2年，并保持較高生物活性。相比現(xiàn)有BMP生物涂層只有9個(gè)月的保存期限，提高了實(shí)用性。
[0031]如圖2所示，植入部1，其中下部是通過3D打印技術(shù)，將鈦合金粉末在1500-1600°C生成類似骨小梁結(jié)構(gòu)8的支架，骨小梁結(jié)構(gòu)8的表面具有紋理結(jié)構(gòu)，并形成許多可存儲凝膠的中空結(jié)構(gòu)9 ;其頸部由傳統(tǒng)的CNC加工成微螺紋結(jié)構(gòu)7 ;其頂端有0.625mm徑差外沿帽6，可防止手術(shù)時(shí)種植體不慎落入上頜竇腔中而造成手術(shù)失誤。
[0032]如圖3所示，(a)表面示意圖顯示了類似骨小梁結(jié)構(gòu)8和類似哈弗氏小管(即多孔結(jié)構(gòu)10) ； (b)剖面示意圖顯示了類似骨小梁結(jié)構(gòu)8、類似哈弗氏小管(即多孔結(jié)構(gòu)10)、儲膠池(即中空結(jié)構(gòu)9)。中空結(jié)構(gòu)9中含有凝膠4，凝膠4中含有豐富的骨誘導(dǎo)因子，骨誘導(dǎo)因子包括BMP、TGF-β、IGF、miRNA、siRNA中的一種或多種混合物。凝膠4中的骨誘導(dǎo)因子可誘導(dǎo)新骨的形成，增強(qiáng)新骨-種植體的融合，特別是在中空壁表面與新骨形成的骨融合，并與外部的新骨形成一體。
[0033]如圖4所示，是本發(fā)明的種植體在臨床完成手術(shù)后的情況:主要由植入部1、基臺
2、烤瓷冠11、牙齦12、上頜骨13、人工骨粉14組成，植入部I通過基臺2與烤瓷冠11聯(lián)接，植入部I的中下部深入上頜骨13中。
[0034]植入部I的外直徑5mm以上、長度Ilmm以上，采用單根或多根設(shè)計(jì)，需要采用特殊定制的Microstep上頜竇內(nèi)提升手術(shù)器械才能完成種植手術(shù)，越長越粗的種植體設(shè)計(jì)可保證更大的咬合力、更長期的成功率，可適用于骨質(zhì)疏松條件下的上頜竇種植手術(shù)。本發(fā)明牙科種植體需要的上頜竇內(nèi)提升手術(shù)器械的結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，提升桿的頭部15可設(shè)為多個(gè)(本實(shí)施例采用兩個(gè))，以滿足植入部I為多根條件下種植手術(shù)的要求。頭部15形狀與種植體I的下部形狀一致。該上頜竇內(nèi)提升手術(shù)器械具有微步止停功能，提升桿的具體結(jié)構(gòu)可參見W02011/116517A1的專利文獻(xiàn)記載。
【權(quán)利要求】
1.上頜竇生物凝膠種植體及其制備方法，其特征在于，所述種植體采用3D打印技術(shù)和CNC方法聯(lián)合制造為表面多孔結(jié)構(gòu)和內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)，多孔結(jié)構(gòu)和中空結(jié)構(gòu)中儲藏有大量具有骨誘導(dǎo)因子的生物凝膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上頜竇生物凝膠種植體及其制備方法，其特征在于，所述種植體包括植入部、基臺、螺絲、凝膠和無菌包裝瓶，植入部為中空結(jié)構(gòu)，植入部頂端與基臺通過螺絲連接在一起，其特征在于，牙科種植體和凝膠共同包裝在無菌包裝瓶中，所述植入部的頂部設(shè)有外沿帽，植入部的頸部設(shè)有微螺紋，植入部的下部表面為多孔結(jié)構(gòu)，其孔壁具有紋理表面，所述多孔結(jié)構(gòu)與內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的上頜竇生物凝膠種植體及其制備方法，其特征在于，所述植入部先由3D打印技術(shù)生成，然后植入部的上部與螺絲和基臺連接處采用CNC方法二次加工--? 。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上頜竇生物凝膠種植體及其制備方法，其特征在于，所述凝膠的PH值為6-8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的上頜竇生物凝膠種植體及其制備方法，其特征在于，所述骨誘導(dǎo)因子包括BMP、TGF-β、IGF、miRNA、siRNA中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的上頜竇生物凝膠種植體及其制備方法，其特征在于，所述生物凝膠采用超聲震蕩方式，排出種植體內(nèi)的氣泡，通過表面多孔結(jié)構(gòu)進(jìn)入內(nèi)部中孔結(jié)構(gòu)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的上頜竇生物凝膠種植體及其制備方法，其特征在于，所述植入部的外直徑> 5mm，植入部的長度> Ilmm;所述外沿帽的直徑與植入部外直徑之間的徑差為0.625mm。
8.種植如權(quán)利要求2所述一種上頜竇生物凝膠種植體的上頜竇內(nèi)提升手術(shù)器械，具有微步止停功能，其特征在于，提升桿的頭部形狀與所述種植體的下部形狀一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的上頜竇內(nèi)提升手術(shù)器械，其特征在于，所述提升桿的頭部設(shè)有多個(gè)。
【文檔編號】A61C8/00GK104274250SQ201410568943
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】耿建平, 陳銳, 郭峰, 鄧斌 申請人:南京星潔醫(yī)療科技有限公司