新研究：Ti合金-氧化锆双层一体式种植牙，有望减少手术干预次数

图源：印度科学技术部

好的牙·讯｜当地时间9月8日，印度科学技术部（DST）发布消息称，其下属科研机构印度先进粉末冶金与新材料国际研究中心（ARCI）开发出一种新型双层一体式种植牙，采用钛合金（Ti6Al4V）与氧化钇稳定氧化锆（YSZ）的一体化结构，旨在克服传统多组件系统带来的稳定性问题，有望减少种植治疗所需的手术干预次数。相关研究成果此前已发表于材料学期刊《Materials Letters》。

据DST介绍，传统种植牙系统通常由种植体、基台和牙冠三部分组成。这种多组件结构在基台接合面容易产生微动，可能影响骨结合并导致植体松动；同时，此类系统通常需要接受两至三次手术干预，增加患者不适和临床复杂度。

为解决上述问题，ARCI的研究人员利用放电等离子体烧结（SPS）技术，开发出功能分区的双层一体式结构。在该结构中，下层的Ti6Al4V作为承重的种植体部分，并实现与颌骨的结合；上层的YSZ则形成牙冠区域，提供较好的耐磨性和美学效果。研究团队通过定制的锥形石墨模具，对不同区域的烧结温度进行精确控制，使两种烧结温度差异较大的材料在单一步骤中实现致密结合，材料密度达到99.5%。

烧结后，研究团队进一步使用5轴CNC机床进行了螺纹种植体加工试验，但在曲面加工过程中仍存在刀具运动方面的挑战，目前正在进行工艺优化。

相关机械性能评估显示，该双层结构的硬度最高可达1350 HV，压缩强度约为1550 MPa，弯曲强度约310 MPa。这些指标与商业化种植材料相当或更高。微观组织分析显示，钛合金与氧化锆界面结合紧密，未见裂纹、分层、孔隙或第二相，也未观察到明显的元素扩散，显示出良好的金属陶瓷界面结合性能。

在生物相容性方面，体外实验采用L929小鼠成纤维细胞进行MTT检测。结果显示，在所有测试浓度下，细胞代谢活性均超过90%，高于生物材料相关的最低阈值。此外，溶血实验显示材料对红细胞的损伤可忽略，进一步支持其用于牙科应用的生物相容性。

研究人员指出，这种双层一体式设计有望减少种植治疗所需的手术干预次数，并降低临床治疗复杂度。研究团队目前仍在进行工艺优化，并需要进一步研究验证其长期植入表现及规模化制造可行性。此外，DST表示，该制造工艺具有较高的重复性，并具备进一步向工业规模生产扩展的潜力，但目前仍处于工艺优化阶段。