【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗器械，具体涉及基于3d打印的多孔压电陶瓷植体及其制备方法。
技术介绍
1、种植义齿是在口腔缺牙区的牙槽骨内植入种植体，并在其上端制作齿状的修复体从而完成义齿种植的一种口腔治疗手段。种植义齿的出现给牙体缺失患者带来了福音，它能显著地提高患者的咀嚼功能，且感觉舒适类似真牙，许多常规义齿难以解决的疑难修复临床病例通过种植义齿能得到满意的疗效。
2、但是，在临床应用中仍存在很多因骨结合效果不理想进而导致种植体松动、感染与脱落的失败案例。现有义齿植体为了增强种植体骨结合的效果，通常采用在钛及钛合金种植体、氧化锆种植体等材料上进行表面改性或活化涂层(包括喷砂、酸蚀、微弧氧化以及等离子喷涂等)的方法进行改性处理，但改善的效果依旧不够理想。
3、现有研究表明，机体是一个复杂的压电体，人体各种组织几乎都具有压电性。其中，骨的压电性主要来源于骨胶原蛋白，机械应力能使骨胶原产生与应力成正比的压电电流，这种电流使骨胶原分子定向排列，在负极处沉积骨质。而压电陶瓷是一种具有电能和机械能相互转换功能的材料，在外加应力刺激下产生电刺激信号通路，从而能使得成骨细胞的增殖和分化，促进受损部位的组织再生。现有技术常将钛、氧化锆、羟基磷灰石或磷酸三钙与具有生物活性及压电性能的材料结合使用，例如申请号为202110777738.9的专利公开了一种医用钛合金表面生物压电抗菌涂层的制备方法，在医用钛合金表面制备出钛酸钡纳米棒涂层，在纳米棒涂层中负载银纳米颗粒，在医用钛合金表面制备出生物压电抗菌涂层，使其能匹配人体生骨组织的压电性能的
技术实现思路
1、本专利技术意在提供基于3d打印的多孔压电陶瓷植体及其制备方法，以解决现有植体种植后存在植体与人体骨结合效果不够理想的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于3d打印的多孔压电陶瓷植体，包括颈部和具有一定压电常数的多孔体部，颈部与多孔体部连接，颈部上设有中央螺纹孔，且中央螺纹孔与颈部以及多孔体部均同轴线；多孔体部上设有若干孔隙，且若干孔隙之间相互连通，多孔体部上设有外螺纹部。
3、本方案的有益效果为：1.利用人骨具有压电性，通过采用具有一定压电常数的材料作为植入患者牙槽骨中的植体，多孔体部在外界压力的作用下形成微电流，进而实现在种植后植体周围的牙槽骨作为天然压电材料能接收和传递这些电荷，从而在植体与牙槽骨之间形成微电流，实现促进骨结合、增加种植成功率的目的。
4、2.开设的孔隙不仅能增大植体的表面积，更好地促进细胞的粘附和生长；同时，在咬合力的作用下本多孔压电陶瓷植体能持续不断地产生生物电流促进成骨，从而进一步有效地促进骨整合，提升种植体的成功率。
5、3.相互连通的孔隙使多孔体部在植入牙槽骨内后，骨细胞在日后的生长过程中能反复贯穿多孔体的内部进行更加充分的植体与骨的结合，并避免孔隙内出现堵塞，骨组织同时从多方长如植体内部，使种植体与牙槽骨更加牢固结合，缩短手术愈合期、促进骨结合、增加骨结合强度、提高植体的远期有效性和植体寿命，实现进一步提高种植成功率的目的。
6、4.通过中央螺纹孔将义齿连接在颈部的内部，在颈部对连接柱的保护下，能更好应对种植后咀嚼期间义齿受到各方向上的力，提高义齿与植体之间连接的稳定性，延长使用寿命。
7、5.同时通过多孔设计降低并控制植体的弹性模型，使其能与人骨的弹性模量相近，实现人骨细胞顺利且快速地在植体周围以及内部生长，同时使得本植体能更好地匹配人体松质骨和皮质骨的弹性模量及压电常数，避免“应力遮挡”，防止骨受力集中和骨吸收，最终实现提高义齿种植的成功率的目的。
8、优选的，孔隙的形状为球形孔、柱状孔、方孔、网状孔、曲面孔中的任意一种，且孔径为100—400um，多孔体部的孔隙率为50—80％。
9、优选的，中央螺纹孔内壁到颈部的外壁之间的厚度为0.4—2mm。
10、优选的，颈部整体为倒锥台形，且颈部的高度为1—3mm，颈部顶部的直径为3—7mm，颈部的底部与多孔体部的连接处平滑过渡，且过渡的距离为0.5—2mm。
11、优选的，还提供一种基于3d打印的多孔压电陶瓷植体的制备方法，包括以下步骤：
12、s1，建模，设计得到多孔压电陶瓷植体模型；
13、s2，打印，通过3d打印得到多孔压电陶瓷植体胚体；
14、s3，烧结，利用低温环境去除多孔压电陶瓷植体胚体上的中间体产物后，进行高温烧结，得到多孔压电陶瓷植体；
15、s4，极化，对得到的多孔压电陶瓷植体进行极化处理，且极化电场为0.5-3kv/mm，极化的温度为40-120℃，极化处理的时间5-40min；
16、s5，精处理，对极化后的多孔压电陶瓷植体进行清洗和干燥等精细加工，最终得到成型的多孔压电陶瓷植体产品。
17、本方案的有益效果为：1.通过3d打印的方式定制生产多孔压电陶瓷植体，以及通过极化处理使压电陶瓷具有压电性，进而实现通过压电性促进骨细胞生长，提高种植后植体骨结合效果，增加种植的成功率。
18、2.通过控制极化条件控制成型后多孔压电陶瓷植体的压电常数，使其与人骨压电常数更加接近，从而提高种植后植体与人骨之间受力的均匀性，防止应力屏蔽，从而进一步提高骨结合效果。
19、3.并且在进行高温烧结之前，利用低温环境去除多孔压电陶瓷植体胚体上残留的中间体产物，完成对3d打印胚体的净化处理，进一步提高产品内部结构强度。
20、优选的，在s1中，设计多孔压电陶瓷植体模型时还包括以下步骤：
21、s101，根据患者情况，绘制颈部以及颈部上的中央螺纹孔；
22、s102，在顶部下方绘制多孔体部，并调整多孔体部的孔隙形状、孔隙率和孔径等参数；
23、s103，在多孔体部下方外表面绘制外螺纹，建模完成，确定输出格式为stl。
24、优选的，s2中，3d打印为挤出式打印、激光选区烧结或数字光处理中的任意一种，以确保所得多孔压电陶瓷植体胚体结构的强度。
25、优选的，若采用数字光处理固化成型技术，在s3中，将打印好的胚体放置于中温烧结炉中以0.5-5℃/min的升温速度升温至600-800℃，中途在300℃和400℃下各保温1h来缓慢的脱除光敏树脂，防止有机物过快裂解产生气体造成素坯开裂，最后在1000-1300℃温度下保温1-2h，随炉缓慢冷却至室温。
26、优选的，s4中，确保多孔体部的压电常数为3—15pm/v，多孔体部的弹本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于3D打印的多孔压电陶瓷植体，其特征在于：包括颈部和具有一定压电常数的多孔体部，颈部与多孔体部连接，颈部上设有中央螺纹孔，且中央螺纹孔与颈部以及多孔体部均同轴线；多孔体部上设有若干孔隙，且若干孔隙之间相互连通，多孔体部上设有外螺纹部。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的多孔压电陶瓷植体，其特征在于：孔隙的形状为球形孔、柱状孔、方孔、网状孔、曲面孔中的任意一种，且孔径为100—400um，多孔体部的孔隙率为50—80％。
3.根据权利要求2所述的一种基于3D打印的多孔压电陶瓷植体，其特征在于：中央螺纹孔内壁到颈部的外壁之间的厚度为0.4—2mm。
4.根据权利要求3所述的一种基于3D打印的多孔压电陶瓷植体，其特征在于：颈部整体为倒锥台形，且颈部的高度为1—3mm，颈部顶部的直径为3—7mm，颈部的底部与多孔体部的连接处平滑过渡，且过渡的距离为0.5—2mm。
5.一种基于3D打印的多孔压电陶瓷植体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的一种基于3D打印的多孔压电陶瓷植体的制备方法，
7.根据权利要求6所述的一种基于3D打印的多孔压电陶瓷植体的制备方法，其特征在于：S2中，3D打印为挤出式打印、激光选区烧结或数字光处理中的任意一种，以确保所得多孔压电陶瓷植体胚体结构的强度。
8.根据权利要求7所述的基于3D打印的多孔压电陶瓷植体及其制备方法，其特征在于：若采用数字光处理固化成型技术，在S3中，将打印好的胚体放置于中温烧结炉中以0.5-5℃/min的升温速度升温至600-800℃，中途在300℃和400℃下各保温1h来缓慢的脱除光敏树脂，防止有机物过快裂解产生气体造成素坯开裂，最后在1000-1300℃温度下保温1-2h，随炉缓慢冷却至室温。
9.根据权利要求8所述的基于3D打印的多孔压电陶瓷植体及其制备方法，其特征在于：S4中，确保多孔体部的压电常数为3—15pm/V，多孔体部的弹性模量为0.1—20GPa。
...【技术特征摘要】
1.一种基于3d打印的多孔压电陶瓷植体，其特征在于：包括颈部和具有一定压电常数的多孔体部，颈部与多孔体部连接，颈部上设有中央螺纹孔，且中央螺纹孔与颈部以及多孔体部均同轴线；多孔体部上设有若干孔隙，且若干孔隙之间相互连通，多孔体部上设有外螺纹部。
2.根据权利要求1所述的一种基于3d打印的多孔压电陶瓷植体，其特征在于：孔隙的形状为球形孔、柱状孔、方孔、网状孔、曲面孔中的任意一种，且孔径为100—400um，多孔体部的孔隙率为50—80％。
3.根据权利要求2所述的一种基于3d打印的多孔压电陶瓷植体，其特征在于：中央螺纹孔内壁到颈部的外壁之间的厚度为0.4—2mm。
4.根据权利要求3所述的一种基于3d打印的多孔压电陶瓷植体，其特征在于：颈部整体为倒锥台形，且颈部的高度为1—3mm，颈部顶部的直径为3—7mm，颈部的底部与多孔体部的连接处平滑过渡，且过渡的距离为0.5—2mm。
5.一种基于3d打印的多孔压电陶瓷植体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
...【专利技术属性】
技术研发人员：冉晓红，程烁，魏早，沈龙飞，闫一梵，尹崇志，刘显洪，张远理，关鹏，牟琼瑶，龙云，张时恒，况建超，谢家轩，
申请(专利权)人：重庆三峡医药高等专科学校，
类型：发明
国别省市：
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