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基于SLM梯度多孔钛口腔种植体结构

设计及应用基础研究

基于SLM梯度多孔钛口腔种植体结构设计及应用基础研究

摘要：随着口腔种植技术的不断发展，口腔科医生对种植体

毛细血管的形成及内生作用日益关注。而多孔钛作为口腔种植

体材料，其表面的微纳结构对于促进种植体周围的细胞赋能是

至关重要的。本文以梯度多孔结构的多孔钛为研究对象，通过

SLM（选择激光熔化）方法制备出多种不同的纳米孔结构，探

究其对骨细胞、成纤维细胞、内皮细胞等生物学效应的影响，

并通过动物实验验证了其临床应用的可行性和安全性。

关键词：口腔种植体；多孔钛；梯度多孔结构；SLM；生物学

效应；临床应用

1.引言

口腔种植体是一种适用于缺失牙齿或牙槽骨组织缺损的重要修

复方式。然而，种植体表面的功能与其固定方式息息相关，毛

细血管的形成与周围骨组织生长的加速对于种植体的长期稳定

至关重要。多孔钛由于其良好的生物相容性、生长速度和能够

被机体吸收等特点，成为目前口腔种植体材料中的重要代表。

而钛种植体取消了传统的金属烤瓷合体后的破坏性治疗方式，

在临床方面具有可操作性强、不影响邻牙的优点。本文旨在探

究多孔钛表面的微纳结构对种植体周围细胞的影响，探究多孔

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结构的精细化制备及其对科研和临床治疗的启示。

2.多孔钛表面的微纳结构及SLM制备

多孔钛种植体表面的微纳结构可以直接影响其周围细胞的赋能

效果。对于多孔钛的微型纳米结构设计，目前已经有许多研究

者进行了探究。例如，国内外许多学者都曾制备了具有不同孔

径、孔密度和孔层结构的多孔钛种植体，然而多孔层和孔径密

度的控制都是有一定限制的。SLM是一种高度集成的制造技术，

可以实现多孔钛的智能制造。

采用SLM技术可以通过设置激光强度和制作参数，设计出不同

孔径、孔密度的梯度多孔钛材料结构。通过对比扫描电镜图像

可以看出，SLM制备的梯度多孔钛具有不同孔径和孔密度的特

点。同时，不同孔径的孔道之间的联通更加完善，表面能够形

成多维度的微纳结构。这种多孔性的结构性能，在口腔种植体

材料中应用得越来越广泛。

3.多孔钛在植入体周围细胞中的生物学效应

3.1骨细胞

骨细胞是生长种植体最主要的关键因素之一。本文研究了SLM

制造的梯度多孔钛材料对于骨细胞的影响。通过荧光染色后，

观察多孔钛材料表面处理前后的骨细胞，发现梯度多孔钛表面

可以提高骨细胞附着和增殖能力，促进骨细胞分泌和分化，进

而加速骨细胞周围骨组织的愈合和再生。

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3.2成纤维细胞

成纤维细胞是在口腔种植过程中最容易受到外界刺激并且最容

易产生炎症反应的细胞。为了探究多孔钛材料表面微纳结构对

成纤维细胞的影响，我们将其接触于多孔钛材料表面，通过细

胞毒性实验、MTT实验、炎症因子检测等多种方式，探究精细

化制备的多孔钛材料对成纤维细胞的抗炎反应效果，并发现表

面纳微结构可以优化多孔钛材料的细胞毒性和炎症反应等重要

参数，有效降低了多孔钛材料对成纤维细胞的刺激。

3.3内皮细胞

内皮细胞是种植体周围毛细血管的重要构成部分之一，而毛细

血管的形成不仅把血液输送到周围组织，还可以促进种植体周

围细胞的赋能。针对内皮细胞的研究表明，多孔钛材料的微孔