一种用于骨增量的仿生根茎结构生物陶瓷支架

专利2026-02-11  20


本申请涉及牙体种植中用于骨增量的植骨材料领域,具体涉及应用于骨增量的3d打印生物陶瓷支架。


背景技术:

1、牙体缺失后,种植修复因具有良好的舒适度、出色的功能恢复及不损害其他牙齿健康等优势,已逐渐成为患者们的首选修复方案,被视为牙体缺失的常规修复手段之一。然而,由于某些因素如重度炎症、感染、外伤、肿瘤或长期缺牙,可能导致种植位点的骨量不足。为了确保种植体能够获得理想的初期稳定性,并维持长期的修复效果,充足的骨量和优质的骨质是不可或缺的。骨量的缺失不仅影响种植治疗的适应症范围,更直接关系到种植体的质量、功能承载、美学效果及其在口腔内的持久生存时间。因此,解决骨量不足的问题,对于提升种植修复的成功率至关重要。

2、骨增量面临着独特的挑战,如缺乏周围骨壁的支持,血液供应不佳,结缔组织浸润等。目前主要是通过onlay植骨术、gbr等手术方法配合植骨材料进行骨增量,然而传统用于骨增量的植骨材料如自体骨和异种骨植入材料仍然存在各种局限性。具体地:

3、gbr是临床最常用且有效的骨增量技术之一,但手术采用的颗粒状骨替代材料塑形困难、易移位、难以获得良好的支撑作用,因此需结合刚性支架或帐篷钉技术才能保证预期疗效;

4、自体骨移植因骨传导能力、骨诱导能力和成骨潜能而被视为骨组织工程的黄金标准,其能最快恢复血供,然而自体骨移植物具有快速和不可预测的骨吸收模式。并且使用自体移植物的其他问题包括供应有限、侵入性手术、可能的供体部位发病率和术后并发症;

5、异种骨移植材料目前使用最经典的产品是bio-oss骨粉,但其塑形困难、易移位、难以获得良好的支撑作用;

6、3d打印钛网由于具备良好的机械性能,以及能够精准控制引导骨再生的三维轮廓与体积等优势,也逐渐在骨增量中应用,然而,3d打印钛网只能提供空间维持能力,并无骨诱导性,还存在免疫排斥以及钛网暴露等缺陷,并且还需要临床二次手术取出。

7、因此,开发能够稳定为骨增量术区提供空间支撑,同时降低临床技术敏感性,实现高效高质量增量的骨植入材料势在必行。

8、随着3d打印技术和生物材料的不断发展,3d打印生物陶瓷支架在骨增量上显示出巨大潜力。其中,3d打印技术能够实现复杂结构的创新设计,并能根据患者具体的骨缺损情况进行定制设计,实现个体化治疗。生物陶瓷能保证良好生物相容性的同时提供优异的骨传导/骨诱导性能及空间维持能力。遗憾的是,目前应用于骨增量的3d打印生物陶瓷支架的结构设计及应用研究仍然缺乏。因此,本申请致力于开发一种新型结构的3d打印生物陶瓷支架,以实现高效、稳定的骨增量效果。


技术实现思路

1、本发明致力于开发一种新型结构的3d打印生物陶瓷支架,通过满足骨增量所需要的条件,包括早期血供重建、空间维持,骨诱导等以实现高效、稳定的骨增量效果。

2、受树根茎高效吸水能力和稳定维持性启发,本发明提供一种用于骨增量的仿生根茎结构生物陶瓷支架,其特征在于:该支架整体构型为仿生根茎结构,具体地,其上部结构为仿树干的导管结构,下部结构为仿根茎的仿生骨小梁多孔结构,支架的周边由实心侧壁结构包裹。

3、所述导管结构为锥形孔道结构,由六边体锥通道组成,上方的孔径大于下方的孔径。

4、优选地,上方孔径700um,下方孔径300um,形状也可以设计为其他形状如圆形,八边形等,孔径或边长大小由骨缺损的面积决定。

5、优选地,支架的边缘为200-300um厚的实心侧壁。

6、本申请提供一种用于骨增量的仿生根茎结构生物陶瓷支架的制造方法,具体为:

7、根据缺损部的大小范围,需要的增量高度,设计生物陶瓷支架的三维数字化模型;

8、利用3d打印设备,在λ=405nm紫外光源下制备生物陶瓷支架;光敏陶瓷-树脂复合材料由ha/tcp(3:7)组成;dlp中每个切片层的厚度设置为30μm,曝光时间为5秒;

9、打印完成后,将支架从支撑板上分离出来,并用足够的蒸馏水彻底清洗,以清除剩余的液体浆,然后以2℃/min的加热速率将样品加热至600℃,保温120min,随后,以1℃/min的加热速率将其进一步加热至1100℃,并再保温120min,获得收缩率约为22%的烧结生物陶瓷支架。

10、有益效果:

11、本发明受到树生长过程中根茎结构优异的吸水能力启发,设计了仿生根茎结构的生物陶瓷支架。该支架下部结构是疏松多孔的骨小梁结构,其可通过毛细作用吸收血液,上部通道的毛细作用有助于血液的保留,增加可实现增量高度的上限,并且具有生物相容性良好、机械强度高和临床技术敏感性低等优点。相较于自体骨块,该支架原料来源于无机物,极易获得,并且避免了快速吸收。相较于颗粒状骨替代材料如bioss骨粉,该支架通过打印成型,可直接植入缺损区,并提供稳定的空间维持能了且操作方便,临床技术敏感性低。相较于3d打印钛网支架,该支架可提供骨诱导能力,并且避免术后二次取出,减少患者痛苦。综上所述,本发明可避免现有用于骨增量的骨植入材料的缺陷,同时能实现稳定、高效和高质量的骨增量。



技术特征:

1.一种用于骨增量的仿生根茎结构生物陶瓷支架,其特征在于:该支架整体构型为仿生根茎结构,具体地,其上部结构为仿树干的导管结构,下部结构为仿根茎的仿生骨小梁多孔结构,支架的周边由实心侧壁结构包裹。

2.根据权利要求1所述的一种用于骨增量的仿生根茎结构生物陶瓷支架,其特征在于:所述导管结构为锥形孔道结构,由六边体锥通道组成,上方孔径大于下方孔径。

3.根据权利要求2所述的一种用于骨增量的仿生根茎结构生物陶瓷支架,其特征在于:所述上方孔径600-800um,所述下方孔径200-300um。

4.根据权利要求1所述的一种用于骨增量的仿生根茎结构生物陶瓷支架,其特征在于:导管结构中的孔道截面可为六边形、圆形、三角形或八边形。

5.根据权利要求1所述的一种用于骨增量的仿生根茎结构生物陶瓷支架,其特征在于:所述实心侧壁厚度为200-300um。

6.一种制造如权利要求1-5任一所述的用于骨增量的仿生根茎结构生物陶瓷支架的方法,包括:


技术总结
本发明提供一种用于骨增量的仿生根茎结构生物陶瓷支架,其特征在于:该支架整体构型为仿生根茎结构,具体地,其上部结构为仿树干的导管结构,下部结构为仿根茎的仿生骨小梁多孔结构,支架的周边由实心侧壁结构包裹。上部结构由锥形通道构成,通道的毛细作用有助于血液的保留,增加可实现增量高度的上限,并且具有生物相容性良好、机械强度高和临床技术敏感性低等优点。

技术研发人员:陈陶,蹇光宇,王超,王鑫鹭,李帝泽,郑玲玲,宋锦璘,樊瑜波
受保护的技术使用者:重庆医科大学附属口腔医院
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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