[發明專利]表面低摩擦力口腔正畸弓絲及其制備方法

有效

• 申請號: 201310563069.0
• 申請日: 2013-11-13
• 公開（公告）號: CN103572257A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 馬俊青;張昊;王林;張陽;倪潔麗;郭舒瑜
• 申請（專利權）人: 南京醫科大學
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/27;A61L31/08;A61L31/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌;唐循文

技術領域

本發明涉及生物醫用材料表面改性技術領域，特別提供了一種表面低摩擦力口腔正畸弓絲及其制備方法。

背景技術

在正畸固定矯治過程中，摩擦力伴隨著托槽與弓絲間的相對運動而產生，矯治器施加的矯治力需克服摩擦力后才能作用于牙齒，通過牙周組織的吸收與改建而使牙齒移動。隨著滑動機制在固定矯治中的普遍應用，矯治過程中所產生的摩擦力就顯得尤為重要。摩擦力越大，牙移位的實際矯治力比例就越小，進而影響矯治器矯治的性能和效率。當今正畸學界普遍提倡的矯治理念是輕力矯治，想要達到輕力矯治的有效甚至高效，首要的就是減小矯治系統的摩擦力，從而獲得最有效的牙移位及最適當的生物組織反應。口腔正畸醫師已逐漸認識到摩擦力在矯治過程中的重要性，隨之對被矯治牙齒移動時所需克服的摩擦力的研究也逐漸增多，這不僅有利于臨床上合理選用托槽，弓絲和結扎方法，同時也可避免一些不利因素的影響，對于提高牙移動效率，降低支抗要求，縮短治療時間都有特殊的臨床意義。

目前，正畸臨床常用的弓絲材料有：不銹鋼（SS）、鈷鉻（Co-Cr）、鎳鈦(Ni-Ti)、β鈦(TMA)。有研究表明，不論是不銹鋼托槽還是陶瓷托槽，以上四種弓絲的摩擦力依次增高。實驗證實，弓絲的摩擦系數主要取決于其表面粗糙度、硬度和彈性模量。其中，表面粗糙度與摩擦力成正相關關系，而弓絲的硬度及彈性模量則與摩擦力成負相關關系。同樣尺寸的方絲，不銹鋼絲因其較高的剛度、表面光滑度，而更適用于滑動關閉拔牙間隙，在口內、外施加牽引力量時，能更好的維持牙弓的穩定。但在正畸臨床上應用的奧氏體不銹鋼絲在性能方面也存在一定的缺陷：（1）矯治過程中，弓絲與托槽之間的相對滑動將導致不銹鋼絲表面出現明顯的劃痕，表面粗糙度的不斷增加將增大弓絲的摩擦力，繼而影響牙齒移動的效率；（2）奧氏體不銹鋼絲合金成分中含有一定比例的鎳元素，在人體口腔環境下析出的鎳離子雖低于正常人的每日飲食攝入水平，也有可能引起極少數人過敏反應。因此，如何通過技術工藝處理降低正畸不銹鋼絲的摩擦系數，同時補償其性能方面的不足，從而提高臨床治療效率已成為各國科學家競相研究的熱點。

伴隨生物醫學工程的飛速發展，人們試圖用多種方法對各種醫用金屬材料進行表面改性，以期進一步提高生物醫用材料的綜合性能、生物相容性和使用壽命，如材料的疲勞、腐蝕、摩擦磨損等。類金剛石膜（Diamond-Like?Carbon?fiim，簡稱DLC膜），作為一種新型表面改性材料，近年來受到越來越多的關注。大量研究表明，類金剛石膜實質是一種含有金剛石結構(sp3)的非晶碳膜,是碳原子以sp3和sp2雜化鍵合的無定形材料，其具有高熔點、強抗腐蝕性、高穩定性，高耐磨性等優點，目前己被廣泛應用于機械電子、化學、軍事、航空等領域，美國甚至已將其列為國家21世紀戰略材料之一。作為一種較好的耐磨減摩材料，類金剛石膜在生物醫學方面的特性亦引起人們的關注研究。

20世紀70年代，Aisenberg和Chabot首次采用離子束沉積法在硅襯底上制備出DLC薄膜，隨后不斷有關于DLC薄膜的研究報道。傳統的類金剛石薄膜內殘余應力較大，高達10GPa，在很低的壓力下薄膜就發生分層或剝落，當溫度高于350℃時，DLC膜的韌性和附著力急劇下降，40℃時出現石墨化，在多數金屬材料表面難于直接沉積，以上缺陷嚴重限制了DLC膜的推廣應用和產業化進程。而納米材料自問世以來，就以其獨特的優異性能如高強度、良好的塑性變形能力、高比熱、高熱膨脹系數以及獨特的理化性能等引起了人們的高度重視。在納米材料的制備技術、制備方法、性能及其應用領域的探索和拓展等方面近年來都取得了長足的進步。顯然，把納米材料和納米技術與傳統表面工程交叉、復合、綜合，開發應用“納米表面工程”，將為材料的表面改性開創新的途徑。隨著真空沉積技術的發展成熟和納米技術研究熱潮的出現，為了解決DLC膜應用中遇到的問題，人們開發了不同種類的納米結構DLC膜。納米類金剛石薄膜是一系列具有納米尺度微結構(納米顆粒或膜層)的非晶碳膜的總稱。這種薄膜結構設計可降低DLC膜的內應力，提高膜基結合力，改善熱穩定性，適用于特定工作環境且綜合性能優良。

目前制備DLC涂層的方法很多，不同的制備方法以及所用的碳源到達基體表面的電子離子能量不同，沉積的DLC涂層的結構和性能存在很大差別。常見的制備DLC涂層的方法有真空蒸發、濺射、等離子體輔助化學氣相沉積、離子注入等。

發明內容

解決的技術問題：本發明的目的是提供一種表面覆有納米類金剛石涂層的適用于口腔正畸不銹鋼弓絲及其制備方法，該弓絲機械化學性能優異、滿足臨床口腔應用要求。