Development of refractory metal carbides and nitrides for dental materials and their biocompatibility
牙科材料用难熔金属碳化物和氮化物的开发及其生物相容性
基本信息
- 批准号:10307049
- 负责人:
- 金额:$ 24.19万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (A).
- 财政年份:1998
- 资助国家:日本
- 起止时间:1998 至 2000
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
(I) REFRACTORY METALS : Biocompatibility was evaluated for IVA (Ti, Zr, Hf), VA (V,Nb, Ta), VIIIA (Re) group metals and others (Cu, Ag, Fe, Ni, stainless) by implantation test in rat. Metal dissolved region was visualized by supersensitive elemental mapping using XSAM (X-ray Scanning Analytical Microscope). Biocompatibility of refractory metals except V was confirmed. (II) SURFACE-NITRIDED TI : (1) Physical properties/Golden colored surface nitride layer is composed of TiN+Ti2N (Thin Film X-ray diffraction) with 2μm thickness (SEM observation of cross section) and Vickers hardness 1300. This remarkably high hardness resulted in no scratches produced even if an ultrasonic scaler used in clinical operation is applied. Rotated tribological abrasion test with constant load using an ultrasonic scaler was done for evaluation of scratch/abrasion resistance. (2) Biocompatibility/Biocompatibility of TiN was concluded approximately equivalent to Ti from quantitative analysis of direct contact ra … More tio of new bone to implant material and amount of new bone formation in animal implantation test. (3) Dental implantation test/The implant with its abutment composed of TiN was evaluated by miniature dental implantation test using mandibular molar teeth of rat. (4) Neutrophils cytotoxicity test of Ti minute abrasion powders/Soft tissue embedded with Ti powders of 10 μm and 1μm size showed inflammatory reaction even after 24 weeks. Phagocytosis of Ti particles by macrophage and change of morphology of neutrophils were observed. Cytokine TNF α was detected only for the case of 1μm Ti, which shows that the cytotoxicity also arises from physical size effect. (III) RELATED DERIVATIVE RESEARCH : (1) Functionally graded implant/Part of hydroxyapatite (HAP) suffers decomposition during sintering process of Ti/HAP functionally graded materials, while HAP is conserved without decomposition through sintering process in Ti/(HAP+TiN) system. (2) Functionally graded composite resin/To suppress the excessive stress concentration by impulsive force on upper crown part, which causes fracture in root part of tooth, when the core post is applied in residual tooth root, functionally graded composite resin with UDMA matrix and gradually changing silica filler content (0-80%) was produced by laser lithography. Stress relaxation effect was confirmed by optoelastic method and simulation using finite element method. (IV) CONCLUSION : Biocompatibility and extremely high surface hardness suggests potential applications promising where abrasion resistance is essential, such as (1) abutment part of dental implant where epithelium is penetrated through and (2) sliding surface of joints in artificial bone. Less
(i)难治性金属:通过大鼠植入测试在大鼠中植入测试评估了IVA(Ti,Zr,Hf),VA(V,NB,TA),VIIIA(RE)基团金属等(Cu,Ag,Fe,Fe,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,Ni,无数为)等),评估了IVA(Ti,Zr,hf)(v,nb,ta)(v,nb,hf)(v,hf,ta)的(v,hf,te,很高,则v的。通过使用XSAM(X射线扫描分析显微镜),通过超敏感元素映射可视化金属溶解区域。除V以外,难治性金属的生物相容性已得到证实。 (ii)表面二硝基Ti:(1)物理性能/金色表面氮层由TIN+TI2N(薄膜X射线衍射)组成,其厚度为2μm(对横截面的半观测)和Vickers硬度1300。使用超声缩放器进行旋转的摩擦学磨损测试,以评估刮擦/磨蚀性。 (2)锡的生物相容性/生物相容性大致相当于直接接触ra的定量分析……在动物植入测试中,更多的新骨骼和新骨形成的新骨骼和新骨形成的量。 (3)使用大鼠的下颌摩尔牙齿通过微型牙齿植入测试评估牙齿植入测试/植入物具有由TIN组成的植入物。 (4)即使在24周后,嵌入了10μM和1μM大小的Ti粉末的Ti Minune磨损粉/软组织的细胞毒性测试。观察到通过巨噬细胞和中性粒细胞形态的变化对Ti颗粒的吞噬作用。仅针对1μMTI检测到细胞因子TNFα,这表明细胞毒性也来自物理尺寸效应。 (iii)相关的衍生化研究:(1)在Ti/Hap功能分级材料的烧结过程中,功能分级的植入物/羟基磷灰石(HAP)的一部分会遭受分解,而HAP则通过Ti/(Hap+Tin)系统中的烧结过程进行配置而不分解。 (2)功能分级的复合树脂/通过冲动力抑制上冠部分的过度应激浓度,当核心柱施加在残留牙齿根中时,在牙齿的根部造成断裂,并用UDMA矩阵进行功能分级的复合树脂,并逐渐变化的硅胶填充物(0-80%)由Laser Listo摄影产生。使用有限元方法通过光弹性方法和仿真来证实应力松弛效果。 (iv)结论:生物相容性和极高的表面硬度表明潜在的应用有望在耐磨性至关重要的情况下,例如(1)牙科植入物的基台部分,其中上皮穿过上皮,并且(2)(2)人工骨中关节的滑动表面。较少的
项目成果
期刊论文数量(42)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
宮尾里香: "放電プラズマ法による傾斜機能型インプラントの試作と特性"粉体および粉末冶金. 47. 1239-1242 (2000)
Rika Miyao:“使用放电等离子体方法的功能梯度植入物的原型生产和性能”粉末和粉末冶金。 47. 1239-1242 (2000)
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M.UO,F.WATARI,A.YOKOYAMA et al.: "Dissolution of nickel and tissue response observed by X-ray analytical microscopy"Biomaterials. 20(8). 747-755 (1999)
M.UO、F.WATARI、A.YOKOYAMA 等人:“通过 X 射线分析显微镜观察镍的溶解和组织反应”生物材料。
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F.SASOH,A.YOKOYAMA,M.UO,F.WATARI et al.: "Study on the fabrication and biocompatibility of titanium/hydroxyapatite functionally graded implant"J.Dent,Res.77(IADR Abstracts). 77. 839 (1998)
F.SASOH、A.YOKOYAMA、M.UO、F.WATARI 等:“钛/羟基磷灰石功能分级植入物的制造和生物相容性研究”J.Dent,Res.77(IADR Abstracts)。
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Hironobu MATSUNO: "Biocompatibility and osteogenesis of refractory metal implants, titanium, hafnium, niobium, tantalum and rhenium"Biomaterials. (in press). (2001)
Hironobu MATSUNO:“难熔金属植入物、钛、铪、铌、钽和铼的生物相容性和成骨”生物材料。
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田村豊: "生体用インプラントとしての窒化チタンの基礎的特性評価"平成12年度日本金属学会・日本鉄鋼協会両北海道支部合同冬期講演大会概要集. 14 (2001)
Yutaka Tamura:“氮化钛作为生物植入物的基本性能评估”日本金属研究所和日本钢铁研究所北海道分会2000年联合冬季会议摘要14(2001)。
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