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打印技術和CNC方法聯合制造為表面多孔結構和內部中空結構，其中儲藏有大量具有骨誘導因子的生物凝膠。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，頂部設有外沿帽，頸部設有微螺紋；植入部的下部為表面多孔和內部中空結構，其孔壁具有紋理表面，多孔結構與內部中空結構相連通，可儲藏有大量具有骨誘導因子的生物凝膠，其濃度和釋放時間遠遠優(yōu)于目前的生物涂層種植體。本發(fā)明具有能夠誘導骨組織主動長入種植體的類似骨骼中空結構，能大幅度提高種植體-新骨融合面積和成骨強度，適用于骨質疏松條件下的上頜竇種植手術。
【專利說明】上頜竇生物凝膠種植體及其制備方法

【技術領域】
[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疏松條件下的具有骨誘導因子凝膠的表面多孔內部中空結構的牙科種植體及其制備方法，屬于口腔種植牙領域。

【背景技術】
[0002]在上頜竇區(qū)域，本身是竇腔結構為主，竇底的骨數量和質量一般欠佳。上頜竇底隨后牙的缺失，牙槽突和牙槽骨基底部嚴重吸收或者完全吸收，竇底隨之下降，嚴重者可變?yōu)榕c剩余牙槽嵴水平一致，造成上頜骨嚴重萎縮。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教授制定的嚴格適應證之外，長期被視為手術禁區(qū)。1980年，Boyne和James首先報道了上頜竇外提升技術，掌握頜面外科手術技巧的醫(yī)師開始涉獵這一領域，但通常都需要大量充填人工骨粉。然而，上頜竇底骨質以第三、四類松軟的骨質為主，極易形成骨質疏松，在上頜竇骨質疏松條件下，非涂層種植體容易失敗、各種涂層種植體遠期效果不佳。
[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，非涂層種植體已經被禁止應用于上頜竇第三、四類松軟骨質區(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等專利披露的設計。在正常的條件下，涂層種植體能夠取得較佳的遠期效果，但是在骨質疏松條件下涂層種植體遠期效果仍然不佳，這主要是由于涂層只限于實心種植體表面，其作用有限，形成的新骨數量有限，成骨強度受限。特別是BMP，其濃度和數量受限較大，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等專利披露的設計，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顯著的缺點，就是涂層的保存時間一般在9個月內，過期使用就會導致骨誘導能力的顯著下降，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部，如專利US6918766BUUS 20070292820AUUS 2004081941AUUS 2003224328AUUS 2006014120AUJP2005342157AXN 101366664B等披露的設計，但由于缺乏骨誘導生長因子支持，僅僅依靠被動的骨組織長入，難于在骨質疏松條件下進行應用，因而仍未能形成商業(yè)化種植體，或者現在已經被淘汰，如1974年瑞士 Schroeder和Sutter研制開發(fā)的中空開口圓柱狀ITI種植體。而且，以上的中空種植體，即使采用中空設計，如CN 101366664B、CN 202875504U等專利所示，但由于其僅僅采用CNC (數控機床)制造技術，無法形成密集彎曲的中空結構，無法儲存大量的骨誘導生長因子，因此，即使實現了商業(yè)化生產，也存在較高的失敗風險。


【發(fā)明內容】

[0006]針對現有技術的缺陷，本發(fā)明提供一種能夠儲存大量骨誘導生長因子凝膠的表面多孔內部中空結構的種植體，可極大地提高種植體與新骨融合面積和成骨強度，解決目前上頜竇骨質疏松條件下各種種植體遠期效果不佳的世界性難題。
[0007]本發(fā)明的技術方案如下:
[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打印技術和CNC方法聯合制造為表面多孔結構和內部中空結構，多孔結構和中空結構中儲藏有大量具有骨誘導因子的生物凝膠。
[0009]所述種植體包括植入部、基臺、螺絲、凝膠和無菌包裝瓶，植入部為中空結構，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有外沿帽，植入部的頸部設有微螺紋，植入部的下部表面為多孔結構，其孔壁具有紋理表面，所述多孔結構與內部中空結構相連通。
[0010]進一步地，所述植入部先由3D打印技術生成，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，排出種植體內的氣泡，通過表面多孔結構進入內部中孔結構內。
[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提升手術器械，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]進一步地，所述提升桿的頭部設有多個。
[0017]相比現有技術，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構:現有的涂層種植體，起骨誘導作用的涂層，僅僅局限于種植體表面，其濃度和數量受到局限，因而形成的新骨十分有限。本發(fā)明通過3D打印技術，設計了特殊的多孔結構，通過這種密集的類哈弗氏小管設計，大幅度增加孔的面積和體積，并可存儲凝膠。
[0019]2.結合本發(fā)明的多孔結構采用了含骨誘導因子的凝膠技術，而非涂層技術。凝膠技術在濃度和數量方面遠遠高于涂層技術，并且凝膠更容易保存生物活性，而現有的涂層技術會在9個月內生物活性失效。含有骨誘導因子的凝膠可誘導新骨的形成，增強骨-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度。此外，本發(fā)明的骨誘導因子凝膠包括BMP、TGF-13、IGF、miRNA, siRNA等，優(yōu)選BMP，其分離純化產品結合酶解、真空濃縮、定量混合和精微超濾等技術，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行保存，并保持較高生物活性。
[0020]3.同現有技術比較而言，種植體的骨誘導能力由強至弱的依次排序為:本發(fā)明的生物凝膠種植體>生物涂層種植體>物理或化學涂層種植體>非涂層種植體。
[0021]4.本發(fā)明的種植體必須配合特殊結構的Microstep上頜竇內提升手術器械才能完成種植手術。常規(guī)手術器械無法在上頜竇區(qū)域進行使用，將損傷竇膜，產生嚴重的并發(fā)癥。目前為止,Microstep上頜竇內提升手術器械是相對最安全的手術器械,可最小幅度的減少損傷竇膜機會和并發(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提升手術器械，這是一種目前國內外還沒有的器械。

【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上頜竇內提升手術器械。
[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-微螺紋結構，8-類似骨小梁結構，9-中空結構，10-多孔結構，11-烤瓷冠，12-牙齦，13-上頜骨，14-人工骨粉，15-提升桿的頭部。

【具體實施方式】
[0028]為了更清楚地描述本發(fā)明，下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[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浸潤整個種植體的類似骨骼中空結構，并存儲在多孔結構10和中空結構9里面，使用的時候，開瓶即用，比涂層種植體的濃度和數量大大提高。種植體在人體內，凝膠4中的骨誘導因子會緩慢釋放出來，誘導骨組織主動長入類骨骼中空結構中，形成新骨與種植體的緊密融合，這種設計極大地提高了新骨與種植體融合面積和成骨強度。
[0030]凝膠最佳保質期的PH值為6-8，前期與種植體結合的時候，流動度較高，經過24到48小時，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。相比現有BMP生物涂層只有9個月的保存期限，提高了實用性。
[0031]如圖2所示，植入部1，其中下部是通過3D打印技術，將鈦合金粉末在1500-1600°C生成類似骨小梁結構8的支架，骨小梁結構8的表面具有紋理結構，并形成許多可存儲凝膠的中空結構9 ;其頸部由傳統的CNC加工成微螺紋結構7 ;其頂端有0.625mm徑差外沿帽6，可防止手術時種植體不慎落入上頜竇腔中而造成手術失誤。
[0032]如圖3所示，(a)表面示意圖顯示了類似骨小梁結構8和類似哈弗氏小管(即多孔結構10) ； (b)剖面示意圖顯示了類似骨小梁結構8、類似哈弗氏小管(即多孔結構10)、儲膠池(即中空結構9)。中空結構9中含有凝膠4，凝膠4中含有豐富的骨誘導因子，骨誘導因子包括BMP、TGF-β、IGF、miRNA、siRNA中的一種或多種混合物。凝膠4中的骨誘導因子可誘導新骨的形成，增強新骨-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，采用單根或多根設計，需要采用特殊定制的Microstep上頜竇內提升手術器械才能完成種植手術，越長越粗的種植體設計可保證更大的咬合力、更長期的成功率，可適用于骨質疏松條件下的上頜竇種植手術。本發(fā)明牙科種植體需要的上頜竇內提升手術器械的結構示意圖如圖5所示，提升桿的頭部15可設為多個(本實施例采用兩個)，以滿足植入部I為多根條件下種植手術的要求。頭部15形狀與種植體I的下部形狀一致。該上頜竇內提升手術器械具有微步止停功能，提升桿的具體結構可參見W02011/116517A1的專利文獻記載。
【權利要求】
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打印技術和CNC方法聯合制造為表面多孔結構和內部中空結構，多孔結構和中空結構中儲藏有大量具有骨誘導因子的生物凝膠。
2.根據權利要求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，植入部為中空結構，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有外沿帽，植入部的頸部設有微螺紋，植入部的下部表面為多孔結構，其孔壁具有紋理表面，所述多孔結構與內部中空結構相連通。
3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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，所述骨誘導因子包括BMP、TGF-β、IGF、miRNA、siRNA中的一種或多種。
6.根據權利要求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，排出種植體內的氣泡，通過表面多孔結構進入內部中孔結構內。
7.根據權利要求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.種植如權利要求2所述一種上頜竇生物凝膠種植體的上頜竇內提升手術器械，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.根據權利要求8所述的上頜竇內提升手術器械，其特征在于，所述提升桿的頭部設有多個。
【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