聚醚醚酮在口腔臨床中的應用現狀

 　　聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK）是在1978年由英國帝國化學(xué)工業(yè)集團（后發(fā)展為Victrex公司）開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種高分子化合物。PEEK具有良好的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，例如：其力學(xué)強度高、耐磨損、抗腐蝕、可透X線(xiàn)、密度小，具有良好的生物相容性和潛在的抑菌性。PEEK良好的力學(xué)性能表現在：較高的拉伸強度和斷裂強度，尤其重要的是，PEEK的彈性模量為3~4 GPa，這比通常使用的鈦以及鈦合金材料（彈性模量約為110 GPa）更接近人類(lèi)骨密質(zhì)的彈性模量（約14 GPa），與人類(lèi)骨密質(zhì)相似的彈性模量使得PEEK能有效避免由應力遮蔽造成的骨吸收，從而使得PEEK成為醫學(xué)領(lǐng)域重要的骨替代材料。


      PEEK從1980年應用于人類(lèi)醫學(xué)領(lǐng)域以來(lái)，以Invibio公司的醫用級PEEK材料PEEK-Optima為代表，逐漸發(fā)展應用于脊柱外科椎間融合器、手指假體、髖關(guān)節假體等的植入物。1988年P(guān)EEK材料被證實(shí)可用于口腔領(lǐng)域，但應用于口腔不同方面所需的材料性能也有所差異，通過(guò)添加填料制備復合材料可以在一定程度上調整材料性能，以達到更廣泛的適應范圍。德國B(niǎo)redent公司推出的BioHPP和贏(yíng)創(chuàng )工業(yè)集團推出的VESTAKEEP瓷增強型PEEK，比純PEEK具有更高的硬度、彈性模量和表面拋光性，現已投入市場(chǎng)，用于制作固定義齒及可摘義齒修復體、種植基臺等領(lǐng)域。


　　此外，PEEK材料還在種植體、微種植體支抗和正畸弓絲方面有一定的應用可能，下面就PEEK材料在口腔醫學(xué)領(lǐng)域的應用作簡(jiǎn)要綜述。
　　1.PEEK在口腔修復中的應用
　　1.1可摘局部義齒卡環(huán)及支架材料
　　為了獲得良好的固位力，臨床上使用的卡環(huán)及支架材料多為金屬材質(zhì)，但其質(zhì)重不合適，且固有的金屬色澤不符合美觀(guān)要求。PEEK密度小，質(zhì)輕，色白且不易變色，可以彌補金屬卡環(huán)美觀(guān)及合適度的不足。此外體外實(shí)驗表明，與傳統失蠟技術(shù)相比，計算機輔助設計（computer aided design，CAD）/計算機輔助制作（computer aided manufacture，CAM）銑削技術(shù)制作的可摘局部義齒具有更好的貼合性，為更準確更省時(shí)的PEEK可摘局部義齒制作提供了依據。但是研究表明，PEEK卡環(huán)的固位力低于鈷鉻卡環(huán)，為改善這一問(wèn)題，維爾德公司通過(guò)添加百分之20直徑小于0.5μm的陶瓷顆粒，制備BioHPP（PEEK基陶瓷增強型高性能聚合材料），增加了PEEK的硬度、彈性和抗彎強度，加之合理設計卡環(huán)形態(tài)，可以嘗試應用于臨床。
       目前CAD/CAM制作的BioHPP卡環(huán)及支架，已用于美觀(guān)及合適度需求較高、味覺(jué)敏感、金屬過(guò)敏的患者。但由于缺乏相關(guān)系統評價(jià)，PEEK尚不能取代金屬卡環(huán)及支架在可摘局部義齒中的地位。
　　1.2固定義齒材料
　　盡管PEEK的彈性模量和硬度比金屬合金低，但其抗磨損性能與金屬合金相近。PEEK材料制作的種植三單元固定橋的平均破壞荷載為（1 430±262）N，能夠承受磨牙區的咬合力。此外，相比傳統陶瓷材料，PEEK質(zhì)輕，與牙本質(zhì)和釉質(zhì)的力學(xué)性能更為相近，作為牙體替代材料可以更好地恢復牙體組織的力學(xué)性能�；�于這些優(yōu)點(diǎn)，Sinha等使用醫用級PEEK材料PEEK-Optima制作了長(cháng)跨度固定橋支架，為牙列缺損患者進(jìn)行了修復治療。但如果能獲得更好的表面拋光性，患者的合適度會(huì )更高，同時(shí)菌斑黏附量會(huì )更少。
　　BioHPP是在PEEK中添加了百分之20陶瓷填料制備而成的，相比PEEK來(lái)說(shuō)，其力學(xué)性能更優(yōu)異，表面拋光性和抗菌斑性更好。Zoidis等就曾將BioHPP作為基底材料，上覆光固化樹(shù)脂，行髓腔固位冠修復，結果更好地緩沖了咬合力，保護了剩余牙體組織，這表明PEEK材料適用于修復牙根狀況不佳的患牙。BioHPP現已用于髓腔固位冠、粘接固定橋過(guò)渡性修復、All-on-4上部修復體，在修復后表現出了更適合牙體組織的力學(xué)性能，但其遠期效果仍需隨訪(fǎng)觀(guān)察。同時(shí)，PEEK材料也可結合應用CAD/CAM技術(shù)。
　　Abdullah等曾使用Invibio公司的PEEK材料制作了CAD/CAM臨時(shí)冠，結果發(fā)現，與傳統Protemp?4臨時(shí)冠制作方法相較而言，PEEK材料CAD/CAM臨時(shí)冠的邊緣密合性更好，斷裂強度更高。還有研究表明，相比顆粒狀模壓成型法來(lái)說(shuō)，CAD/CAM制作的PEEK三單位固定橋的抗折強度更高。但PEEK材料作為CAD/CAM修復體應用于臨床還需具備更為完善的美觀(guān)效果，而關(guān)于PEEK是否能夠達到樹(shù)脂及瓷材料的色澤美觀(guān)度，仍需進(jìn)一步研究。
　　1.3贗覆體
　　PEEK具有與丙烯酸樹(shù)脂相似的生物相容性及低比重的特點(diǎn)，同時(shí)具有抗開(kāi)裂和可加工性，對贗覆體上腭部分的制作有一定的應用價(jià)值。Costa-Palau等使用PEEK-Optima結合丙烯酸樹(shù)脂制作的上頜骨及鼻骨缺損后的贗覆體，更加輕便、美觀(guān)、舒心，并具有更好的固位力，但同時(shí)價(jià)格更高。與傳統丙烯酸樹(shù)脂材料相比，PEEK的優(yōu)勢及不足還缺乏系統評價(jià)。
　　2.PEEK在口腔種植中的應用
　　2.1基臺
　　目前應用于基臺的材料主要有鈦和鋯，其中鈦基臺呈現灰色，對于美學(xué)區域的種植牙修復略顯不足，鋯基臺雖然相對美觀(guān)，但是同鈦基臺相似，具有很高的彈性模量，它會(huì )將咀嚼力直接轉移至種植體及頜骨，不利于骨整合。BioHPP材料色白，彈性模量低，可以在一定程度上緩沖咀嚼力，彌補鈦和鋯基臺的不足。同時(shí)有基礎實(shí)驗表明，PEEK基臺與鈦基臺上附著(zhù)的口腔微生物菌群沒(méi)有差異，軟硬組織愈合情況良好，可以嘗試將其用作美學(xué)區域的種植體基臺。Al-Rabab’ah等將BioHPP基臺應用于臨床修復上頜中切牙，2年回訪(fǎng)取得了令人滿(mǎn)意的效果，遠期臨床效果尚缺乏評估。
　　2.2種植體
　　研究表明，PEEK復合物的彈性模量、彈性度、抗壓強度均可適用于口腔種植體。此外，PEEK具有較低的彈性模量，添加填料后，彈性模量接近人類(lèi)骨密質(zhì)，從而能夠有效減少應力屏蔽作用，可以彌補傳統鈦種植體的不足。但與鈦相比，PEEK的生物活性低，骨引導性能不佳，不能滿(mǎn)足種植體材料的要求，故目前尚未應用于口腔臨床種植體�，F階段的研究主要集中在如何提高PEEK的生物活性，提高成骨性能上。
　　許多學(xué)者通過(guò)添加活性粒子（如碳纖維、羥磷灰石、TiO2）制備復合材料和表面改性（如表面泡沫化、氮等離子浸沒(méi)、磺化）的方法進(jìn)行了相關(guān)研究，在一定程度上增強了PEEK的成骨性能。關(guān)于PEEK復合物的研究很多，但尚未證明某一種PEEK復合物可以符合口腔種植體對于材料的所有要求，應用于臨床仍需一定的時(shí)間。
　　2.3種植后修復
　　PEEK質(zhì)輕，修復缺牙數多的牙列缺損或者牙列缺失時(shí)更有優(yōu)勢，例如All-on-4種植后的上部修復體制作。同時(shí)種植體周?chē)鷽](méi)有天然牙牙周膜的結構，不能對牙冠受到的應力進(jìn)行有效的緩沖，如果用彈性模量更小的PEEK冠替代金屬冠和全瓷冠，將起到一定的緩沖作用，但這是否能夠對種植體的長(cháng)期穩定性起到促進(jìn)作用尚缺乏臨床對照研究。
　　3.PEEK在口腔正畸中的應用
　　3.1微種植體支抗
　　由于PEEK只能依靠材料與骨之間的機械嵌合作用獲得初期穩定性，而成骨性能不佳無(wú)法獲得長(cháng)期穩定性，故尚未作為微種植體支抗應用于臨床。但已有復合材料提高了骨結合率。納米氟磷灰石（nano-fluoroapatite，nFA）/PEEK被證明無(wú)細胞毒性，有良好的生物相容性、高骨結合率，有助于骨沉積。對nFA/PEEK作為微種植體支抗的應力分析結果顯示，應力分布對種植體周?chē)�骨沉積有利。這些都為PEEK復合物作為微種植釘支抗未來(lái)應用于臨床提供了理論支持。但在力學(xué)性能方面，微種植釘材料需要一定的強度，以避免在承受各種角度正畸力時(shí)折斷，自攻型微種植釘材料還需要較大的硬度，各種可能具有成骨潛能的PEEK復合材料是否能符合力學(xué)性能方面的要求還需研究。
　　3.2正畸弓絲
　　通常制作正畸弓絲的材料為不銹鋼，鎳鈦合金和β鈦合金，但這些材料不能滿(mǎn)足美觀(guān)需求，可能存在金屬過(guò)敏，因此尋找一種非金屬材質(zhì)的正畸弓絲有一定的臨床價(jià)值。0.019 in×0.025 in矩形橫截面PEEK弓絲的撓曲強度、彎曲強度、靜摩擦和形變均與鎳鈦弓絲相近，從這些性能上來(lái)說(shuō)，0.019 in×0.025 in的PEEK適合正畸治療。相比其他非金屬材料而言，PEEK具有較強的彎曲強度和抗蠕變性，以及很低的吸水性，這些特性使PEEK未來(lái)可能成為美觀(guān)的不含金屬的正畸弓絲材料。但為達到不同的矯治效果，正畸不同階段的弓絲對于剛度、彈性和形狀記憶功能的要求不完全相同，需要更多的實(shí)驗研究，尋找適合的填料成分及比例，使復合材料的力學(xué)性能滿(mǎn)足不同階段的正畸弓絲需求。
　　4.展望
　　PEEK的力學(xué)性能類(lèi)似于骨和牙體組織，通過(guò)制備復合材料等多種方式可進(jìn)一步調整其力學(xué)性能，提高生物活性，從而應用于口腔的很多方面，包括可摘局部義齒、固定義齒、贗覆體、種植基臺、種植體、微種植體支抗、正畸弓絲等。但仍需要進(jìn)行更多的基礎和臨床試驗研究，為PEEK材料在口腔醫學(xué)領(lǐng)域更廣泛的應用提供理論支持。