聚醚醚酮在口腔修復(fù)中的應(yīng)用和研究進(jìn)展

【摘 要】聚醚醚酮（PEEK）作為一種高分子材料，是目前最具前景的臨床以及口腔醫(yī)用材料，其高質(zhì)量的機(jī)械性能，被認(rèn)為是鈦和鋯等金屬的替代品。因具有良好的物理性能、穩(wěn)定的化學(xué)性能和優(yōu)異的生物相容性，使之成為一種新型口腔修復(fù)材料。隨著研究的深入發(fā)展，PEEK及其復(fù)合物也引起了口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注，也已被廣泛用于可摘局部義齒卡環(huán)和支架材料、固定義齒修復(fù)體、贗覆體和種植體基臺(tái)，并有望用于微支抗和正畸弓絲。本文對(duì)PEEK材料在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用作簡(jiǎn)要綜述，并對(duì)PEEK在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景及發(fā)展方向進(jìn)行展望，以期為聚醚醚酮在口腔修復(fù)領(lǐng)域中的廣泛使用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】聚醚醚酮（PEEK）；口腔修復(fù)；口腔種植

中圖分類(lèi)號(hào)：R783 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-4949（2023）22-0187-04

基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（編號(hào)：2020D01C231）

Application and research progress of PEEK in oral prosthesis

Maimaitiaili Maimaitimin1，3， Guo Sha2，3， Maihefuzi Aishan1，3

（Department of Prosthodontics and Dental Implantology1， Department of Oral and maxillofacial surgery2， Stomataligical Research Institute of Xinjiang Uygur Autonomous Region3， the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University， School/Hospital of Stomataligy， Urumqi 830054， Xinjiang， China）

【Abstract】Poly-ether-ether-ketone （PEEK） as a polymer material， is currently the most promising clinical and oral medical materials， its high quality mechanical properties is considered to be a substitute for titanium and zirconium and other metals. Because of its good physical properties， stable chemical properties and excellent biocompatibility， it has become a new type of oral repair material. With the in-depth development of research， PEEK and its compounds have also attracted attention in the field of stomatology， and have been widely used in removable local denture clings and scaffold materials， fixed denture prostheses， prostheses and implant abutments， and are expected to be used in micro-anchorage and orthodontic arch wires. In this paper， the application of PEEK materials in the field of stomatology is briefly reviewed， and the application prospect and development direction of PEEK in the field of stomatology are prospected， in order to lay a solid foundation for the wide use of PEEK in the field of oral prosthesis.

【Key words】poly-ether-ether-ketone； Oral prosthesis； Oral implant

聚醚醚酮（poly-ether-ether-ketone，PEEK），是一種半結(jié)晶線性熱塑性聚合物，由雙酚鹽和芳香族二鹵化物通過(guò)親核取代反應(yīng)合成。英國(guó)帝國(guó)化學(xué)工業(yè)集團(tuán)于1978年首次推出的一種高分子化合物即聚醚醚酮，這一成果標(biāo)志著該領(lǐng)域的重大突破[1]。PEEK擁有優(yōu)良的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，抗沖擊、耐酸堿、耐水解、不易磨損、不易疲勞等特性，還具備高強(qiáng)度、抗腐蝕、可透X線、低密度等優(yōu)點(diǎn)。早在1990年，PEEK便已成為一種取代傳統(tǒng)金屬植入物，用于整形和創(chuàng)傷手術(shù)的首選的高性能熱塑性材料[2]。本文通過(guò)對(duì)PEEK材料性能優(yōu)缺點(diǎn)的分析，探討在口腔修復(fù)固定義齒，活動(dòng)義齒，全口義齒以及種植修復(fù)方面的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，為PEEK材料在口腔修復(fù)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 PEEK材料的發(fā)展

PEEK目前是最具前景的臨床以及口腔醫(yī)用材料，其高質(zhì)量的機(jī)械性能，有望成為是鈦和鋯等金屬的替代品。改性PEEK材料表現(xiàn)出比未改性PEEK更好的性能。由于其彈性模量高、強(qiáng)度高、剛度大和重量輕，PEEK的應(yīng)用不僅限于植入材料，而且還適用于可摘義齒支架、固定義齒材料、贗覆體、正畸材料等[3]。盡管PEEK具有很好的機(jī)械力學(xué)、耐高溫和穩(wěn)定性，但是因?yàn)镻EEK是一種惰性物質(zhì)，表面能較低，而且其與周邊組織的相互作用也不是很活躍，所以用普通方法很難得到與其他材料理想的結(jié)合效果，也很難被用作修復(fù)的材料。要想成為一種理想的固定修復(fù)材料，就一定要與粘接劑有很好的結(jié)合，這樣才能加強(qiáng)修復(fù)體的固位力，改進(jìn)修復(fù)體的邊緣閉合，降低修復(fù)體的不良反應(yīng)，提高其留存率和使用時(shí)間[4]。

2 PEEK材料在口腔修復(fù)種植中的應(yīng)用

2.1 PEEK在口腔修復(fù)中的應(yīng)用

2.1.1可摘局部義齒 當(dāng)前，臨床上可摘局部義齒使用的卡環(huán)和支架都是金屬材質(zhì)，但是其存在著重量大、舒適性差等缺點(diǎn)，且金屬本身的顏色會(huì)影響到患者的視覺(jué)感受。而PEEK具有低密度、輕質(zhì)、色偏白和不容易褪色等優(yōu)勢(shì)，可以彌補(bǔ)金屬卡環(huán)在外觀和舒適性上的缺陷[1]。Zoidis P等[5]將PEEK與傳統(tǒng)的熱固化基托（丙烯酸類(lèi)樹(shù)脂）復(fù)合制成的可摘義齒支架，可應(yīng)用于金屬過(guò)敏癥患者，其彈性可減小遠(yuǎn)端基牙的扭力及應(yīng)力，更有利于基牙牙周組織健康。根據(jù)報(bào)告[6]，對(duì)于雙側(cè)遠(yuǎn)中游離端缺失的患者，使用改性PEEK作為支架的可摘局部義齒，比傳統(tǒng)鈷鉻支架減輕了27.5%的重量。另一項(xiàng)研究顯示[7]，PEEK卡環(huán)固位力比鈷鉻卡環(huán)低，為了解決這個(gè)問(wèn)題，維爾德公司添加了20%直徑在0.5 μm以下的陶瓷顆粒來(lái)制備BioHPP（PEEK基陶瓷增強(qiáng)型高性能聚合材料），提高PEEK硬度，彈性及抗彎強(qiáng)度，再加上卡環(huán)形態(tài)的合理設(shè)計(jì)，可應(yīng)用于可摘局部義齒。目前，BioHPP卡環(huán)及支架，由CAD/CAM制作，已被廣泛應(yīng)用于那些對(duì)美觀和舒適度有較高要求，對(duì)味覺(jué)敏感且對(duì)金屬過(guò)敏的患者中[8]。與傳統(tǒng)可摘部分義齒相比，該產(chǎn)品具有良好的穩(wěn)定性，能提供更舒適的咀嚼功能以及對(duì)口腔組織損傷小等優(yōu)點(diǎn)，是一種值得推廣的新型修復(fù)材料。

2.1.2固定義齒 如今，PEEK是一種相對(duì)較新的材料，擁有良好的力學(xué)性能，能夠達(dá)到作為固定義齒支架材料的基本要求[9]。PEEK出色的生物相容性，以及經(jīng)過(guò)著色瓷改性后的穩(wěn)定自然白色光澤，為其在修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。PEEK經(jīng)CAD/CAM技術(shù)處理后形成的三單位固定橋修復(fù)體斷裂強(qiáng)度平均為1383 N；所受壓力約為1200 N時(shí)開(kāi)始發(fā)生變形，遠(yuǎn)高于Behr M等[10]報(bào)道的前牙區(qū)修復(fù)體可承受的300 N，后牙區(qū)咬合力500～600 N。此外，Stawarczyk B等[11]在體外實(shí)驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，利用CAD/CAM技術(shù)從預(yù)壓PEEK坯料中磨出的三單位固定橋變形更小，斷裂載荷（2354 N）更高。三單位PEEK框架在1200 N時(shí)固定義齒變形，在1383 N時(shí)固定義齒連接器斷裂[12]。如果考慮870 N的平均最大后咀嚼力，PEEK可以作為一種適合于后牙區(qū)修復(fù)的材料[9]。但是，PEEK材料要想成為永久性固定修復(fù)體，還需要有更加完美的美學(xué)效果，因此，如何實(shí)現(xiàn)媲美樹(shù)脂和陶瓷等材質(zhì)的美學(xué)性能，還有待進(jìn)一步研究。

2.1.3全口義齒 PEEK還可作為全口義齒的框架材料，可以減少導(dǎo)致義齒變形的中線折斷。然而，厚度為1 mm的PEEK框架可以對(duì)全口義齒提供輕微的增強(qiáng)，這一發(fā)現(xiàn)可以用P E E K和P M M A（聚甲基丙烯酸甲酯）相似的變形來(lái)解釋?zhuān)@是由于它們的最小屈服強(qiáng)度分別為4 GPa和2.7 GPa。Muhsin SA等[13]通過(guò)體外研究評(píng)價(jià)了由切削或熱壓聚醚酮和聚甲基丙烯酸甲酯制成的義齒基托，結(jié)果表明PEEK義齒基托比PMMA具有更高的沖擊強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。此外，兩項(xiàng)體外研究發(fā)現(xiàn)[14，15]，與PMMA相比，PEEK材料經(jīng)過(guò)拋光后具有更好的耐腐蝕性和更低的表面粗糙度。因此，PEEK可以被認(rèn)為是一種適用于義齒基托的材料，具有抗應(yīng)力集中和抗斷裂的特性。

2.2 PEEK在口腔種植中的應(yīng)用

2.2.1種植體 當(dāng)前，以鈦及其合金為代表的種植體因具有優(yōu)良的生物相容性、骨整合效果及機(jī)械性能而成為種植體的首選。由于種植體的彈性模量遠(yuǎn)高于骨組織，導(dǎo)致周?chē)俏詹⒁l(fā)應(yīng)力遮擋效應(yīng)，從而可能引發(fā)種植體機(jī)械并發(fā)癥，給患者帶來(lái)經(jīng)濟(jì)、生理和心理上的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而影響種植的長(zhǎng)期成功率[16]。PEEK具有良好的機(jī)械性能和生物相容性，并具有與骨、牙本質(zhì)、牙釉質(zhì)等相似的彈性模量，是一種極具應(yīng)用潛力的牙科植入物。因PEEK及改性材料具有優(yōu)異的力學(xué)特性，部分學(xué)者提出[17]，PEEK可有效克服“應(yīng)力遮擋”的問(wèn)題，并將其用于整形外科、創(chuàng)傷外科等領(lǐng)域。目前國(guó)內(nèi)外已有不少研究者采用加入碳纖維、羥磷灰石、二氧化鈦等活性顆粒，以及對(duì)PEEK進(jìn)行不同程度的表面處理，起到活化作用[1]。對(duì)于PEEK作為一種植入體的研究，目前主要集中在理論和模型方面，但仍缺乏充足的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)，因此需要進(jìn)行更深入的體內(nèi)研究。

2.2.2 PEEK中央螺絲 種植牙并發(fā)癥中，螺釘固定失效約占種植失敗的所占比例為2%～45%[18]。中心螺釘斷裂后出現(xiàn)的問(wèn)題給臨床醫(yī)師帶來(lái)了一定程度的困難，因此，各種螺釘取下設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。部分學(xué)者[19]提出，聚醚醚酮與鈦螺釘相比，彈性更好，一旦斷裂，更容易取出。Wang B等[20]組織PEEK中央螺絲固位的外連接UCLA基臺(tái)的壓斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，30%CFR-PEEK與PEEK的中央螺絲與鈦螺絲相比，抗折斷性能相對(duì)偏差，螺絲頸部多發(fā)斷裂問(wèn)題。Schwitalla AD等[19]對(duì)聚醚醚酮中央螺絲組織拉伸實(shí)驗(yàn)并使其處于不同的加強(qiáng)類(lèi)型下，50%多向連續(xù)CFR-PEEK中央螺絲可應(yīng)用至臨床實(shí)踐，其拉伸強(qiáng)度為（191.69±36.33）MPa，直徑為1.6 mm。

2.2.3種植基臺(tái) 目前應(yīng)用在基臺(tái)中的物質(zhì)有鈦、鋯等。PEEK具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)及生物相容性，與金屬鈦及鈦合金相比具有顯著的美學(xué)優(yōu)勢(shì)[20-23]。隨著PEEK修復(fù)體廣泛應(yīng)用，使PEEK種植基臺(tái)這種更好地代替鈦合金種植基臺(tái)有了可能。部分學(xué)者還組織了臨床實(shí)驗(yàn)，并設(shè)計(jì)隨機(jī)對(duì)照組，選取16位患者對(duì)其丟失的后牙進(jìn)行種植修復(fù)，隨后使用鈦愈合基臺(tái)和PEEK進(jìn)行治療，并于術(shù)后第2周和第3個(gè)月時(shí)分別進(jìn)行臨床評(píng)估，結(jié)果顯示PEEK愈合基臺(tái)并未使軟組織退縮和邊緣骨丟失的風(fēng)險(xiǎn)提升[24]。

3 總結(jié)與展望

PEEK以高質(zhì)量的機(jī)械性能，在口腔修復(fù)領(lǐng)域未來(lái)被認(rèn)為是鈦和鋯等金屬更好的替代品。由于其彈性模量高、強(qiáng)度高、剛度大和重量輕，PEEK的應(yīng)用不僅限于植入材料，而且還適用于牙科實(shí)踐中的不同臨床情況，一種新型生物材料的使用往往需要一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)程，PEEK已經(jīng)在臨床口腔上得到了成功的應(yīng)用，但其短期內(nèi)的良好效果并不等于遠(yuǎn)期的療效評(píng)估，仍需通過(guò)后續(xù)的試驗(yàn)及長(zhǎng)期的臨床隨訪來(lái)評(píng)估其效果，并針對(duì)其在體外及臨床上存在的不足，對(duì)其性能進(jìn)行優(yōu)化。未來(lái)，研究者們還需要開(kāi)展更多的基礎(chǔ)和臨床試驗(yàn)，在PEEK材料中加入填充劑，從而構(gòu)建出一種復(fù)合材料，并對(duì)材料的性能進(jìn)行調(diào)整，從而使其能夠在臨床上得到更大的適用范圍，從而為PEEK材料在口腔修復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，為醫(yī)師提供更多的選擇，給患者提供更好的就診體驗(yàn)，從而減少患者所擔(dān)心的材料美觀、過(guò)敏、強(qiáng)度等問(wèn)題。為了滿足口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域不同分支的各種應(yīng)用需求，需要不斷探索PEEK以及表面改性對(duì)生物活性及粘接性能的影響，這將成為今后科研工作的重中之重。

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編輯 張孟麗