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) 难熔金属:通过植入试验评估IVA(Ti、Zr、Hf)、VA(V、Nb、Ta)、VIIIA(Re)族金属和其他(Cu、Ag、Fe、Ni、不锈钢)的生物相容性使用 XSAM(X 射线扫描分析显微镜)对金属溶解区域进行可视化,确认了难熔金属的生物相容性 (II)。表面氮化钛: (1) 物理特性/金色表面氮化层由TiN+Ti2N(薄膜X射线衍射)组成,厚度为2μm(截面SEM观察),维氏硬度为1300。这种异常高的硬度导致即使使用临床操作中使用的超声波洁牙机也不会产生划痕 使用超声波洁牙机进行恒定负载的旋转摩擦磨损试验。 (2) 通过对动物植入试验中新骨与植入材料的直接接触率和新骨形成量进行定量分析,得出 TiN 的生物相容性/生物相容性与 Ti 大致相当 (3)。 ) 牙科植入试验/使用大鼠下颌磨牙通过微型牙科植入试验评价带有由TiN组成的基台的种植体(4)Ti微小磨耗粉末/Soft的中性粒细胞细胞毒性试验。包埋10μm和1μm钛粉的组织在24周后仍表现出炎症反应,仅在1μm Ti的情况下观察到巨噬细胞对Ti颗粒的吞噬和中性粒细胞形态的变化。 (III)相关衍生研究:(1)功能分级植入物/部分。 Ti/HAP功能梯度材料在烧结过程中羟基磷灰石(HAP)会分解,而Ti/(HAP+TiN)体系中的HAP在烧结过程中得以保存而不分解。 (2)功能梯度复合树脂/抑制过度的应力集中。当芯柱应用于残余牙根时,通过对上冠部分的冲击力,导致牙根部分断裂,以UDMA为基质的功能梯度复合树脂逐渐变化二氧化硅填料含量(0-80%)通过光弹性方法和有限元方法模拟得到证实。 (IV) 结论:生物相容性和极高的表面硬度表明在耐磨性至关重要的情况下具有潜在的应用前景。 ,例如(1)上皮细胞穿透的牙种植体的基台部分和(2)人造骨中关节的滑动表面。
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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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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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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