陶瓷種植體與牙齦結合研究進展

于肖洋 華單婷

[摘要] 許多實驗證明，純鈦種植體可以獲得有效的牙齦封閉即生物學寬度，牙齦與純鈦種植體以半橋粒的方式連接，這為植體抵御口腔細菌侵襲提供了初期保護屏障。但陶瓷種植體應用于臨床之后，除了需要致力于植體與骨結合和植體本身強度韌度等性能外，植體與牙齦的結合關乎著植體的遠期使用壽命，同樣應被更多學者所關注。希望找出一種既能與牙槽骨結合，又能與牙齦組織結合的植體表面處理方法。本文旨在總結世界范圍內對于陶瓷植體與軟組織結合的研究情況，從而理清陶瓷種植體表面處理技術未來的研究方向。

[關鍵詞] 陶瓷;牙齦;結合;表面處理

[中圖分類號] R783.1? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-9701（2020）18-0185-04

Research progress of the combination of ceramic implant and gingiva

YU Xiaoyang1? ?HUA Danting2

1.Department of Dentistry， Zhejiang University School of Medicine Sir Run Run Shaw Hospital， Hangzhou? ?310006， China; 2.Department of Rehabilitation， Zhejiang University School of Medicine Sir Run Run Shaw Hospital， Hangzhou? ?310006， China

[Abstract] Many experiments have proved that pure titanium implants can obtain effective gingival sealing， namely biological width. The gingiva and pure titanium implants are connected by semi-desmosomes， which provides an initial protective barrier for the implants to withstand the invasion of oral bacteria. However， after the ceramic implant is used in clinic， in addition to the need to commit to the combination of implant and bone and the strength and toughness of the implant itself， the combination of implant and gingiva is related to the long-term service life of the implant， and should also draw more attention from the scholars. It is a prospect to find a method for surface treatment of implants that can be combined with both alveolar bone and gingival tissue. This article aims to summarize the worldwide research on the combination of ceramic implants and soft tissues， so as to clarify the future research direction of ceramic implant surface treatment technology.

[Key words] Ceramics; Gingiva; Combination; Surface treatment

牙科種植修復是口腔牙列部分缺失修復的常見治療方式。只要有足夠的初期穩定性，無論是即刻修復還是延期修復都可以得到良好的骨結合。

隨著臨床應用增多，鈦種植體的問題也逐漸顯現：由于鈦金屬固有顏色，種植區牙齦過薄或者牙齦退縮導致的美學問題;鈦及合金的耐腐蝕性受到口內復雜的環境影響，仍會有金屬離子從植入物緩慢釋放，可能會誘導骨吸收，造成種植失敗，金屬離子還會在周圍軟組織、淋巴結或體內其他位置堆積，可能是潛在致敏原[1-4];進行頭頸部MRI檢查時，種植體會形成偽影，對局部軟組織成像有一定影響[5]。因此，學者們對新型的非金屬植入材料開展了進一步研究。

1陶瓷植體的種類

早在90年代初，華西醫科大學已經開始探索非金屬種植體的骨結合，主要有可切削生物活性玻璃陶瓷種植體、陶瓷涂層種植體，在李彥等[6]的動物實驗中可以看到實驗用的活性玻璃陶瓷種植體的周圍骨增量和骨皮質形成都優于純鈦種植體，但此類研究未見更深入的相關文獻。

陶瓷材料與牙齦組織結合被更多學者認為更有利于修復的美學效果。當在外力、炎癥等外部因素和牙齦自然退縮因素的影響下，種植體穿齦部分陶瓷基臺會體現更有優勢的美學效果。另外，多數研究表明陶瓷材料比其他金屬合金基臺的細胞毒性更小，更有利于軟組織的增殖。

2顏色影響

基臺材料不同，牙齦的粘附和顏色也會不同。人類牙齦纖維母細胞（HGF-1）在不同材料基臺表面附著和增殖則會呈現出不同的外觀顏色。氧化鋯基臺是前牙區最好的選擇，氮化鈦合金基臺或陽極氧化鈦合金基臺也是強調美學要求或在高咬合負荷下的良好選擇[7]。

3成分影響

值得注意的是，很多實驗正在探討氧化鋯中不同的化學成分對成骨細胞和牙齦成纖維細胞轉錄分析的影響。Altmann等[8]學者通過在新型鋯基牙種植體生物材料上培養人成骨細胞和牙齦成纖維細胞，并對其進行轉錄分析，來觀測活細胞最直接的反應。實驗團隊用于成骨細胞增殖的實驗載體是一種新型鈰穩定氧化鋯（Ce-TZP）復合材料制作而成，二氧化鋯（ZrO2）和氧化釔穩定氧化鋯（Y-TZP）作為實驗對照組。對于成纖維細胞，則采用光滑的鈰穩定氧化鋯和釔穩定的氧化鋯表面。通過實時聚合酶鏈反應芯片技術檢測90個相關問題基因在生長1、7 d后mRNA轉錄水平的表達情況。實驗中Ce-TZP的表面有三種不同形態用于成骨細胞增殖，即致密的Ce-TZP表面、多孔的Ce-TZP表面和親水的ZrO2包覆層表面。

除觀察成骨細胞和牙齦成纖維細胞增殖密度以外，作者還對成骨細胞和牙齦成纖維細胞的轉錄變化進行了測試，得出結果基質金屬蛋白酶基因MMP2、MMP7、MMP9和MMP13的mRNA水平分別增加了1.5倍、1.7倍、2.3倍和1.5倍，而其他蛋白酶編碼基因如ADAMTS1和MMP15的mRNA水平則適度下調（2.0倍和1.7倍）。作為直接細胞生物應答儀的轉錄變化檢測儀的篩選表明，這種新型的種植體表面有可能提供臨床上需要的牙周組織整合，即骨組織整合和軟組織整合。而通過實驗觀察，表面形貌在早期細胞生物應答檢測Ce-TZP基表面的過程中起著相當小的作用。對于上皮細胞，光滑的表面被認為更有利于附著和增殖[9-11]。該實驗得出結論：生物反應器對新型細胞活性氧化鋯基植入體生物材料的作用機制主要是通過調節與組織再生相關的生物過程，包括在骨折和軟組織損傷期間和（或）之后的免疫調節和組織重塑。基因調節本身的詳細分析表明，轉錄變化的依賴性，首先是時間，其次是生物材料，而生物材料引發的變化主要是由生物材料的化學性質而不是表面形貌引起的[14]。在歐洲的一個項目中開發了一種新的鈰穩定鋯基復合材料（Ce-TZP），名為長壽命[12]，以克服釔穩定鋯陶瓷（Y-TZP）的低溫降解（LTD）[13，14]，同時保持高韌性和強度。此外，“長壽命”項目旨在通過修飾來創造鋯基表面，這不僅可以改善骨組織，還可以改善軟組織的整合。

4表面形態

很多實驗已經證實植體的表面形態對軟組織細胞行為無明顯影響。Klinge等[15]建議Sa的最大值為0.5 m，Sa是一個表面的算術平均高度，即該表面的平均平面高度的絕對值的算術平均值。在研究中，Sa與細胞行為之間沒有相關性。實際上，所有材料的Sa均小于0.5 m，其中Zi的Sa值依次為0.32 m;聚四氟乙烯（PTFE）為0.18 m;聚合物滲透陶瓷PICN為0.09 m，Ti為0.08 m;eM是0.04 m[16]。文章同時指出表面粗糙度、表面能、表面電荷和化學成分似乎與細菌表面粘附有關。尚未查到更多對陶瓷植體表面的形態對牙齦附著和增殖的研究。在今后的研究中可著重觀察。

5氧化鋯表面處理

除了改變陶瓷植體和基臺本身的化學成分外，還有學者通過植體不同表面處理技術，來探索如何提高植體與牙齦結合能力。Nakajima等[17]學者研究發現，氧化鋯基臺表面在CAD/CAM制作過程中會被有機物質污染，用洗滌試劑與真空等離子體聯合使用的去污效果優于單獨使用等離子體。去污后的氧化鋯表面增強人類牙齦纖維細胞（HGF）的附著，降低炎性細胞因子的水平，促進HGF細胞的增殖膠原蛋白的基因表達。這充分說明在種植體表面處理的方式不同，會影響牙齦細胞與氧化鋯基臺的結合能力。

氧化鋯樣品通過氬等離子處理過顯示最高的粘附力量，隨后是超聲滅菌、高強度紫外線、高溫蒸汽、高溫高壓超聲滅菌;而對于純鈦最有效的是超聲滅菌，對二硅酸鋰來說，所有處理方式均有相似的細胞粘附強度[18]。

眾所周知，成纖維細胞的活動和口腔細菌粘附是影響種植體周圍軟組織密封質量的兩個主要因素。有學者研究找到一種氧化鋯基臺材料的表面改性方法[19]。在研究中，作者制備了聚多巴胺（PDA）涂層氧化鋯，并使用掃描電子顯微鏡、原子力顯微鏡、接觸角度測量裝置、X射線光電子能譜和拉曼光譜對其表面特性進行了評估，從而探討其對成纖維細胞行為及口腔細菌感染的影響。結果表明，聚多巴胺（PDA）涂層[20]可以修飾氧化鋯的表面，影響氧化鋯的行為，減少細菌的粘附。綜上所述，本研究結果表明PDA能夠修飾氧化鋯的表面，影響HGFs的行為，減少細菌的粘附。氧化鋯基臺的表面處理實驗也同樣為氧化鋯植體表面處理研究提供了參考[21]。

6不同陶瓷植體的牙齦結合差異

Grenade等[22]學者用一種PICN（polymer-infiltrated-ceramic-network）材料進行與人類牙齦角質細胞結合實驗，采用人類牙齦角質細胞分別在PICN、V級鈦（Ti）、釔化氧化鋯（Zi）、二硅酸鋰玻璃陶瓷（eM）、聚四氟乙烯上的附著、增殖和擴散。結果顯示Ti和Zi在HGK活力、數量和覆蓋方面表現最好。eM的結果較差，而PICN表面的細胞數量與eM和Ti有統計學上的相似，在細胞活力上與Ti和Zi有統計學上的相似。未發現PICN釋放單體，也未發現eM的間接細胞毒性。有2項研究表明，鈦對人類牙齦角質細胞（HGK）的初始附著更有利，氧化鋯對于細胞增殖有利[23]。

雖然也有一項研究報告顯示，HGK活性在鋰微晶玻璃中比在氧化鋯中稍好，但是與鈦和氧化鋯相比，二硅酸鋰微晶玻璃在生物相容性方面可以被認為是較差的材料[24]。

結果證實，在HGF行為（附著、增殖和擴散）方面，鈦和氧化鋯可以被認為是金標準材料[25]，而二硅酸鋰微晶玻璃的HGF行為介于金標準和陰性對照之間。在牙齦細胞行為方面，鈦和氧化鋯可以被認為是金標準材料。

這些結果表明，通過實驗處理過的氧化鋯表面可以被認為是一個很好的替代鈦作為經牙齦植入物的組成部分，結果也與2項體外研究一致，在鈦和氧化鋯的角質細胞附著和增殖方面提供了比較充分的論證[26，27]。

在與牙齦接觸部分，鈦合金植體和氧化鋯植體均表現出相似的牙齦生長和粘附方式，但經過多種不同的表面處理后，氧化鋯則表現出更好的成纖維細胞的結合能力并具有抗菌性[28-30]，這說明植體表面處理技術的發展可增強種植體的生物結合性能。另外，使用氧化鋯穿齦基臺，可以解決金屬穿齦基臺用于較薄牙齦時的金屬顏色透出，可以改善牙齦發黑的美學問題。

隨著氧化鋯種植體的研究開展，更多學者科室關注氧化鋯與牙齦接觸后，牙齦的生物學行為?，F有實驗通過對氧化鋯種植體或基臺的表面處理（包括粗糙度、鍍膜、氧化、蝕刻、蛋白涂層）方式的研究和對比，會得到既能有良好的骨結合能力，又能得到較好的軟組織結合能力，為實現人工植體和天然牙之間形成類似于天然牙的結合上皮打下實驗基礎。

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（收稿日期：2020-02-13）