聚醚醚酮在口腔修復中的應用和研究進展

【摘 要】聚醚醚酮（PEEK）作為一種高分子材料，是目前最具前景的臨床以及口腔醫用材料，其高質量的機械性能，被認為是鈦和鋯等金屬的替代品。因具有良好的物理性能、穩定的化學性能和優異的生物相容性，使之成為一種新型口腔修復材料。隨著研究的深入發展，PEEK及其復合物也引起了口腔醫學領域的關注，也已被廣泛用于可摘局部義齒卡環和支架材料、固定義齒修復體、贗覆體和種植體基臺，并有望用于微支抗和正畸弓絲。本文對PEEK材料在口腔醫學領域的應用作簡要綜述，并對PEEK在口腔醫學領域的應用前景及發展方向進行展望，以期為聚醚醚酮在口腔修復領域中的廣泛使用奠定堅實基礎。

【關鍵詞】聚醚醚酮（PEEK）；口腔修復；口腔種植

中圖分類號：R783 文獻標識碼：A 文章編號：1004-4949（2023）22-0187-04

基金項目：新疆維吾爾自治區自然科學基金資助項目（編號：2020D01C231）

Application and research progress of PEEK in oral prosthesis

Maimaitiaili Maimaitimin1，3， Guo Sha2，3， Maihefuzi Aishan1，3

（Department of Prosthodontics and Dental Implantology1， Department of Oral and maxillofacial surgery2， Stomataligical Research Institute of Xinjiang Uygur Autonomous Region3， the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University， School/Hospital of Stomataligy， Urumqi 830054， Xinjiang， China）

【Abstract】Poly-ether-ether-ketone （PEEK） as a polymer material， is currently the most promising clinical and oral medical materials， its high quality mechanical properties is considered to be a substitute for titanium and zirconium and other metals. Because of its good physical properties， stable chemical properties and excellent biocompatibility， it has become a new type of oral repair material. With the in-depth development of research， PEEK and its compounds have also attracted attention in the field of stomatology， and have been widely used in removable local denture clings and scaffold materials， fixed denture prostheses， prostheses and implant abutments， and are expected to be used in micro-anchorage and orthodontic arch wires. In this paper， the application of PEEK materials in the field of stomatology is briefly reviewed， and the application prospect and development direction of PEEK in the field of stomatology are prospected， in order to lay a solid foundation for the wide use of PEEK in the field of oral prosthesis.

【Key words】poly-ether-ether-ketone； Oral prosthesis； Oral implant

聚醚醚酮（poly-ether-ether-ketone，PEEK），是一種半結晶線性熱塑性聚合物，由雙酚鹽和芳香族二鹵化物通過親核取代反應合成。英國帝國化學工業集團于1978年首次推出的一種高分子化合物即聚醚醚酮，這一成果標志著該領域的重大突破[1]。PEEK擁有優良的物理性質和化學性質，具有較高的機械強度，抗沖擊、耐酸堿、耐水解、不易磨損、不易疲勞等特性，還具備高強度、抗腐蝕、可透X線、低密度等優點。早在1990年，PEEK便已成為一種取代傳統金屬植入物，用于整形和創傷手術的首選的高性能熱塑性材料[2]。本文通過對PEEK材料性能優缺點的分析，探討在口腔修復固定義齒，活動義齒，全口義齒以及種植修復方面的應用現狀進行綜述，為PEEK材料在口腔修復領域廣泛應用提供理論依據。

1 PEEK材料的發展

PEEK目前是最具前景的臨床以及口腔醫用材料，其高質量的機械性能，有望成為是鈦和鋯等金屬的替代品。改性PEEK材料表現出比未改性PEEK更好的性能。由于其彈性模量高、強度高、剛度大和重量輕，PEEK的應用不僅限于植入材料，而且還適用于可摘義齒支架、固定義齒材料、贗覆體、正畸材料等[3]。盡管PEEK具有很好的機械力學、耐高溫和穩定性，但是因為PEEK是一種惰性物質，表面能較低，而且其與周邊組織的相互作用也不是很活躍，所以用普通方法很難得到與其他材料理想的結合效果，也很難被用作修復的材料。要想成為一種理想的固定修復材料，就一定要與粘接劑有很好的結合，這樣才能加強修復體的固位力，改進修復體的邊緣閉合，降低修復體的不良反應，提高其留存率和使用時間[4]。

2 PEEK材料在口腔修復種植中的應用

2.1 PEEK在口腔修復中的應用

2.1.1可摘局部義齒 當前，臨床上可摘局部義齒使用的卡環和支架都是金屬材質，但是其存在著重量大、舒適性差等缺點，且金屬本身的顏色會影響到患者的視覺感受。而PEEK具有低密度、輕質、色偏白和不容易褪色等優勢，可以彌補金屬卡環在外觀和舒適性上的缺陷[1]。Zoidis P等[5]將PEEK與傳統的熱固化基托（丙烯酸類樹脂）復合制成的可摘義齒支架，可應用于金屬過敏癥患者，其彈性可減小遠端基牙的扭力及應力，更有利于基牙牙周組織健康。根據報告[6]，對于雙側遠中游離端缺失的患者，使用改性PEEK作為支架的可摘局部義齒，比傳統鈷鉻支架減輕了27.5%的重量。另一項研究顯示[7]，PEEK卡環固位力比鈷鉻卡環低，為了解決這個問題，維爾德公司添加了20%直徑在0.5 μm以下的陶瓷顆粒來制備BioHPP（PEEK基陶瓷增強型高性能聚合材料），提高PEEK硬度，彈性及抗彎強度，再加上卡環形態的合理設計，可應用于可摘局部義齒。目前，BioHPP卡環及支架，由CAD/CAM制作，已被廣泛應用于那些對美觀和舒適度有較高要求，對味覺敏感且對金屬過敏的患者中[8]。與傳統可摘部分義齒相比，該產品具有良好的穩定性，能提供更舒適的咀嚼功能以及對口腔組織損傷小等優點，是一種值得推廣的新型修復材料。

2.1.2固定義齒 如今，PEEK是一種相對較新的材料，擁有良好的力學性能，能夠達到作為固定義齒支架材料的基本要求[9]。PEEK出色的生物相容性，以及經過著色瓷改性后的穩定自然白色光澤，為其在修復領域的應用奠定了堅實基礎。PEEK經CAD/CAM技術處理后形成的三單位固定橋修復體斷裂強度平均為1383 N；所受壓力約為1200 N時開始發生變形，遠高于Behr M等[10]報道的前牙區修復體可承受的300 N，后牙區咬合力500～600 N。此外，Stawarczyk B等[11]在體外實驗研究中發現，利用CAD/CAM技術從預壓PEEK坯料中磨出的三單位固定橋變形更小，斷裂載荷（2354 N）更高。三單位PEEK框架在1200 N時固定義齒變形，在1383 N時固定義齒連接器斷裂[12]。如果考慮870 N的平均最大后咀嚼力，PEEK可以作為一種適合于后牙區修復的材料[9]。但是，PEEK材料要想成為永久性固定修復體，還需要有更加完美的美學效果，因此，如何實現媲美樹脂和陶瓷等材質的美學性能，還有待進一步研究。

2.1.3全口義齒 PEEK還可作為全口義齒的框架材料，可以減少導致義齒變形的中線折斷。然而，厚度為1 mm的PEEK框架可以對全口義齒提供輕微的增強，這一發現可以用P E E K和P M M A（聚甲基丙烯酸甲酯）相似的變形來解釋，這是由于它們的最小屈服強度分別為4 GPa和2.7 GPa。Muhsin SA等[13]通過體外研究評價了由切削或熱壓聚醚酮和聚甲基丙烯酸甲酯制成的義齒基托，結果表明PEEK義齒基托比PMMA具有更高的沖擊強度和抗拉強度。此外，兩項體外研究發現[14，15]，與PMMA相比，PEEK材料經過拋光后具有更好的耐腐蝕性和更低的表面粗糙度。因此，PEEK可以被認為是一種適用于義齒基托的材料，具有抗應力集中和抗斷裂的特性。

2.2 PEEK在口腔種植中的應用

2.2.1種植體 當前，以鈦及其合金為代表的種植體因具有優良的生物相容性、骨整合效果及機械性能而成為種植體的首選。由于種植體的彈性模量遠高于骨組織，導致周圍骨吸收并引發應力遮擋效應，從而可能引發種植體機械并發癥，給患者帶來經濟、生理和心理上的負擔，進而影響種植的長期成功率[16]。PEEK具有良好的機械性能和生物相容性，并具有與骨、牙本質、牙釉質等相似的彈性模量，是一種極具應用潛力的牙科植入物。因PEEK及改性材料具有優異的力學特性，部分學者提出[17]，PEEK可有效克服“應力遮擋”的問題，并將其用于整形外科、創傷外科等領域。目前國內外已有不少研究者采用加入碳纖維、羥磷灰石、二氧化鈦等活性顆粒，以及對PEEK進行不同程度的表面處理，起到活化作用[1]。對于PEEK作為一種植入體的研究，目前主要集中在理論和模型方面，但仍缺乏充足的動物實驗和臨床試驗，因此需要進行更深入的體內研究。

2.2.2 PEEK中央螺絲 種植牙并發癥中，螺釘固定失效約占種植失敗的所占比例為2%～45%[18]。中心螺釘斷裂后出現的問題給臨床醫師帶來了一定程度的困難，因此，各種螺釘取下設備應運而生。部分學者[19]提出，聚醚醚酮與鈦螺釘相比，彈性更好，一旦斷裂，更容易取出。Wang B等[20]組織PEEK中央螺絲固位的外連接UCLA基臺的壓斷實驗結果顯示，30%CFR-PEEK與PEEK的中央螺絲與鈦螺絲相比，抗折斷性能相對偏差，螺絲頸部多發斷裂問題。Schwitalla AD等[19]對聚醚醚酮中央螺絲組織拉伸實驗并使其處于不同的加強類型下，50%多向連續CFR-PEEK中央螺絲可應用至臨床實踐，其拉伸強度為（191.69±36.33）MPa，直徑為1.6 mm。

2.2.3種植基臺 目前應用在基臺中的物質有鈦、鋯等。PEEK具有優異的物理化學性質及生物相容性，與金屬鈦及鈦合金相比具有顯著的美學優勢[20-23]。隨著PEEK修復體廣泛應用，使PEEK種植基臺這種更好地代替鈦合金種植基臺有了可能。部分學者還組織了臨床實驗，并設計隨機對照組，選取16位患者對其丟失的后牙進行種植修復，隨后使用鈦愈合基臺和PEEK進行治療，并于術后第2周和第3個月時分別進行臨床評估，結果顯示PEEK愈合基臺并未使軟組織退縮和邊緣骨丟失的風險提升[24]。

3 總結與展望

PEEK以高質量的機械性能，在口腔修復領域未來被認為是鈦和鋯等金屬更好的替代品。由于其彈性模量高、強度高、剛度大和重量輕，PEEK的應用不僅限于植入材料，而且還適用于牙科實踐中的不同臨床情況，一種新型生物材料的使用往往需要一個較長時間的過程，PEEK已經在臨床口腔上得到了成功的應用，但其短期內的良好效果并不等于遠期的療效評估，仍需通過后續的試驗及長期的臨床隨訪來評估其效果，并針對其在體外及臨床上存在的不足，對其性能進行優化。未來，研究者們還需要開展更多的基礎和臨床試驗，在PEEK材料中加入填充劑，從而構建出一種復合材料，并對材料的性能進行調整，從而使其能夠在臨床上得到更大的適用范圍，從而為PEEK材料在口腔修復領域的應用奠定基礎，為醫師提供更多的選擇，給患者提供更好的就診體驗，從而減少患者所擔心的材料美觀、過敏、強度等問題。為了滿足口腔醫學領域不同分支的各種應用需求，需要不斷探索PEEK以及表面改性對生物活性及粘接性能的影響，這將成為今后科研工作的重中之重。

參考文獻

[1] 秦勝男，賈慧，李英.聚醚醚酮在口腔臨床中的應用現狀[J].國際口腔醫學雜志，2018，45（6）：652-656.

[2] Kurtz SM，Devine JN.PEEK biomaterials in trauma， orthopedic，and spinal implants[J].Biomateria ls.2007，28（32）：4845-4869.

[3] Bathala L，Majeti V，Rachuri N，et al.The Role of Polyether Ether Ketone （Peek） in Dentistry - A Review[J].J Med Life，2019，12（1）：5-9.

[4] 周莉.不同表面處理方法對聚醚醚酮生物復合材料粘結強度的影響[D].長春：吉林大學，2014.

[5] Zoidis P，Papathanasiou I，Polyzois G.The Use of a Modified Poly-Ether-Ether-Ketone （PEEK） as an Alternative Framework Material for Removable Dental Prostheses.A Clinical Report[J].J Prosthodont，2016，25（7）：580-584.

[6] 何光霽，張文云.聚醚醚酮在口腔修復學中的應用[J].口腔醫學，2017，37（10）：957-960.

[7] Tannous F，Steiner M，Shahin R，et al.Retentive forces and fatigue resistance of thermoplastic resin clasps[J].Dent Mater，2012，28（3）：273-278.

[8] Arnold C，Hey J，Schweyen R，et al.Accuracy of CADCAM-fabricated removable partial dentures[J].J Prosthet Dent，2018，119（4）：586-592.

[9] Papathanasiou I，Kamposiora P，Papavasiliou G，et al.The use of PEEK in digital prosthodontics： A narrative review[J]. BMC Oral Health，2020，20（1）：217.

[10] Behr M，Rosentritt M，Lang R，et al.Glass fiber-reinforced abutments for dental implants. A pilot study[J].Clin Oral Implants Res，2001，12（2）：174-178.

[11] Stawarczyk B，Eichberger M，Uhrenbacher J，et al.Threeunit reinforced polyetheretherketone composite FDPs： influence of fabrication method on load-bearing capacity and failure types[J].Dent Mater J，2015，34（1）：7-12.

[12] Stawarczyk B，Beuer F，Wimmer T，et al.Polyetheretherketone-a suitable material for fixed dental prostheses？[J].J Biomed Mater Res B Appl Biomater，2013，101（7）：1209-1216.

[13] Muhsin SA，Hatton PV，Johnson A，et al.Determination of Polyetheretherketone （PEEK） mechanical properties as a denture material[J].Saudi Dent J，2019，31（3）：382-391.

[14] Heimer S，Schmidlin PR，Roos M，et al.Surface properties of polyetheretherketone after different laboratory and chairside polishing protocols[J].J Prosthet Dent，2017，117（3）：419-425.

[15] Heimer S，Schmidlin PR，Stawarczyk B.Discoloration of PMMA，composite，and PEEK[J].Clin Oral Investig，2017，21（4）：1191-1200.

[16] 魯晨，陶璐，項閆顏，等.聚醚醚酮改性及在口腔種植領域的應用研究[J].實用口腔醫學雜志，2020，36（5）：819-824.

[17] Li H，Fu J，Erlong N，et al.Characterization of periprosthetic environment microbiome in patients after total joint arthroplasty and its potential correlation with inflammation[J].BMC Infect Dis，2023，23（1）：423.

[18] Wu T，Fan H，Ma R，et al.Effect of lubricant on the reliability of dental implant abutment screw joint：An in vitro laboratory and three-dimension finite element analysis[J].Mater Sci Eng C Mater Biol Appl，2017，75：297-304.

[19] Schwitalla AD，Abou-Emara M，Zimmermann T，et al.The applicability of PEEK-based abutment screws[J].J Mech Behav Biomed Mater，2016，63：244-251.

[20] Wang B，Huang M，Dang P，et al.PEEK in Fixed Dental Prostheses：Application and Adhesion Improvement[J]. Polymers （Basel），2022，14（12）：2323.

[21] Raj DA，Chander NG，Reddy JR，et al.Clinical acceptability of PEEK fixed dental prosthesis in partially edentulous patient - A one year single arm pilot study[J].J Oral Biol Craniofac Res，2020，10（4）：523-528.

[22] Khurshid Z，Nedumgottil BM，Ali RMM，et al.Insufficient Evidence to Ascertain the Long-Term Survival of PEEK Dental Prostheses：A Systematic Review of Clinical Studies[J].Polymers （Basel），2022，14（12）：2441.

[23] Neumann EA，Villar CC，Fran？a FM.Fracture resistance of abutment screws made of titanium， polyetheretherketone，and carbon fiber-reinforced polyetheretherketone[J].Braz Oral Res， 2014，28：S1806-83242014000100239.

[24] Koutouzis T，Richardson J，Lundgren T.Comparative soft and hard tissue responses to titanium and polymer healing abutments[J].J Oral Implantol，2011，37：174-182.

編輯 張孟麗