聚醚醚酮（PEEK）是一种高分子聚合物，具有优良的生物相容性，耐腐蚀性，且重量轻、无毒，PEEK的弹性模量更接近人体皮质骨及牙本质的弹性模量。骨科中，PEEK已被指定为最佳骨移植材料，并已获得美国FDA的认可。
近年来其在口腔领域的应用也得到了国内外学者的关注，PEEK作为种植体、临时基台等相关研究与应用也逐渐增多。本文拟结合PEEK材料基本特性及其在口腔种植领域中的应用研究现状进展做一综述，并对其临床应用前景加以展望。
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１、PEEK材料的生物学特性
PEEK是聚芳醚酮（PAEK）家族的一员，PEEK具有芳香族分子骨架，芳基环之间由酮和醚官能团组合而成，是一种芳香的半结晶线性热塑性聚合物。
这种化学结构使材料在高温（超过300℃）下具有稳定性、高机械性、低磨损率和耐化学性，对γ射线和电子束有较强抵抗力，同时PEEK具有辐射透光性，不仅在Ｘ射线上不产生伪影，而且对磁共振没有影响。
PEEK具有可靠的生物安全性，其表面细菌定值量低于纯钛，对人体无任何副作用。
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PEEK作为一种惰性材料，表面生物活性较差，与周围组织间相互作用较弱，在实际应用中受到限制，因此，提高PEEK表面性能、优化其生物活性，逐渐成为PEEK改性的研究热点。
目前的方法有两种，一种是通过单独材料的表面改性来刺激PEEK的生物活性，如喷砂、等离子体蚀刻、胺化、磷酸钙涂层、Ｔｉ涂层等。
- Ourahmoune等采用喷砂和不喷砂两种方法测定PEEK复合材料的骨－种植比，结果显示经喷砂处理的种植体表面骨结合率更高，成骨效果更好。
有研究者对涂有钛和磷酸钙等离子喷涂层的PEEK和CFR－PEEK植入物的成骨能力进行了初步研究，结果显示，这两种具有表面涂层的材料都增强了PEEK的成骨性能。
还有一种是复合生物性材料，如纳米二氧化钛填充PEEK复合材料，羟基磷灰石／聚醚醚酮复合材料，聚醚醚酮／明胶复合材料，碳纤维增强型聚醚醚酮等。
- 有学者将纳米二氧化钛通过选择性激光烧结的方法填充至PEEK复合材料,结果显示,当nTiO2含量为5%时,复合材料的拉伸强度达到51.20MPa,较PEEK/PGA材料高出35%｡
- Li等用3D打印法合成碳纤维增强PEEK复合材料(CF/PEEK),测试其抗压强度后发现其与金属钛水平接近｡
- Altparmak等研究发现,60%碳纤维增强的PEEK材料可以考虑作为钛的替代材料,60%CCF/PEEK的弯曲强度与纯钛相似,但弹性模量仅为纯钛的一半｡
二､PEEK材料在口腔种植中的应用
图源：网络
1､PEEK种植体
目前临床使用的牙种植体是由钛及其合金和锆制成的｡钛具有良好的生物相容性和骨整合性能｡
然而,由于钛种植体的弹性模量与牙槽骨的弹性模量不匹配,与骨相比,钛的弹性模量高,导致加载压力集中在种植体上,造成应力遮挡,导致周围骨的加载减少,导致骨吸收｡
此外,用于评估病理状况的颌骨X线成像会因种植体周围的散射辐射而受到影响,可能导致X线图像质量降低,影响诊断｡虽然对钛的敏感性病例在临床很少见,但据报道有高达0.6%的病例,所有这些挑战都推动了替代植入材料的发展｡
与钛材料相比,PEEK作为种植体材料具有一定的临床优势｡
第一,PEEK材料很少引起过敏及过敏反应｡
第二,PEEK材料为米色或灰色,其外观没有金属色,美观效果较好｡
第三,PEEK材料的弹性模量介于皮质骨与松质骨之间,在植入后可降低人体应力遮挡效应｡
第四,PEEK是一种多功能基础材料,与软组织接触时生物相容性好,有利于牙龈组织的愈合和塑形｡
第五,PEEK具有高化学稳定性,在组织内长时间使用不会像钛一样产生碎屑或发生离子渗漏,有利于减少生物腐蚀｡因此有研究建议用PEEK替代钛作为口腔种植材料｡
影响种植体稳定性的因素较多,如咬合负荷､骨质量和骨量､种植体周围炎､边缘骨吸收｡
图源：广东正浩
- Ouldyer⁃ou[15]的研究表明Ti-PEEK复合种植体在周围骨区域显示出更大的应力分布,并且在减少骨吸收方面优于传统的钛种植体｡
- Roman等将PEEK种植体应用于临床,一年后复查,种植的成功率约为70%,30%因种植体松动和脱落而失败｡有学者研究发现PEEK种植体的骨接触率(26.8%)明显低于钛种植体(41.2%)｡
- 有研究者通过三维有限元法分析PEEK牙种植体和钛种植体在骨中的生物力学性能,在减少骨吸收(应力屏蔽)方面,PEEK种植体优于传统钛种植体｡
此外,未改性的PEEK的骨传导性和生物活性不足以作为牙种植体使用,在体内容易形成口腔生物膜,增加了种植体周围细菌感染的风险｡
- Garcia等[19]研究发现,与金属植入物相比,PEEK植入物可促进术中早期细菌定植和随后的感染｡用扫描电子显微镜(SEM)观察发现,接种PEEK8h后,PEEK上形成了生物膜,12~20h黏附的细菌浓度不断增加｡
因此,将PEEK材料作为口腔种植体还有很多问题亟待解决｡
2､PEEK基台
相对于钛或氧化锆基台,PEEK基台良好的机械性使其修整更为简便｡PEEK临时基台与牙本质的颜色相近,在制作临时基台时能得到理想的美学效果｡与使用标准愈合帽相比,定制PEEK愈合基台在手术阶段需要更少的修复步骤来创建所需的牙龈轮廓｡
- Koutouzis等在种植术后分别使用钛与PEEK愈合基台,3个月后观察种植体周围骨水平与软组织情况后发现两者无明显差异｡
- Santing等测量了PEEK临时基台与钛临时基台制成的冠的断裂强度,发现不同基台类型之间没有差异｡此外,除了中切牙外,PEEK临时基台的断裂强度与钛临时基台相似｡
- Ayyadanveettil等对40名接受种植手术的患者进行随机临床对照实验,分别于术后使用PEEK基台和氧化锆基台,在第1､3､5年时进行了生物和美学评估,结果显示:氧化锆基台和PEEK基台的上皮生物学反应没有明显差异｡因此,PEEK基台正逐渐成为钛或氧化锆基台的有效替代品｡
PEEK种植体基台 图源：LZQ
3､PEEK中央螺丝
在种植修复的并发症中,中央螺丝折断较为常见｡传统的钛坚固,但易磨损,且折断时较难取出,PEEK材料的弹性模量与骨密质和牙本质相近,且耐磨性高,折断后容易取出｡
因此就性能而言,有学者认为PEEK中央螺丝在临床应用中更适合｡
- Cantarella等在体外比较了钛和PEEK制成的种植体基台,发现PEEK中央螺丝的抗折断性能均低于钛螺丝｡
- Saravi等研究发现PEEK中央螺丝的断裂端折断发生在螺丝颈部,易于拆卸｡
4､PEEK3D打印
牙科种植体是大多由钛或钛合金制成的｡然而,这些种植体是成品,且与牙根形态相差很远｡聚合物的3D打印技术取代了复杂金属3D打印技术,可根据患者的要求设计患者特异性的牙齿种植体,打印出与天然牙牙根形态接近,更仿生的聚合物牙种植体｡
- Haleem指出3D打印PEEK牙种植体有助于缩短产品开发周期,降低成本,提高种植体质量｡
- Sonaye等采用3D打印技术制作PEEK种植体,并证明其不仅具有良好的疲劳性能,即使在模拟(加速)老化30年后也表现出足够的机械耐久性｡
- Balamurugan等利用3D打印技术制作种植体经喷砂处理后显示出良好的生物活性,被认为适合作为修复颅颌面和牙科手术的同种异体生物材料｡
然而,与金属等材料相比,需要更多证据来确定由3D打印技术制作的PEEK种植体的机械性能和精度｡
PEEK种植体的生物惰性是其目前最主要的缺点之一,这对种植体的骨结合和体内长期固定造成了极大的挑战｡因此,应努力开发具有生物活性的PEEK基牙种植体｡
PEEK具有适合种植牙科中各种种植成分的性能,包括临时和长期修复｡虽然PEEK具有良好的美学和机械性能,类似于人骨,但PEEK材料存在断裂和磨损的风险｡
为了使PEEK在牙科领域得到更广泛的应用,对其进行改性是必要的｡对于PEEK植入物的研究还需要更进一步,以便在未来它可以替代钛并长期使用｡
山东浩然
参考资料：聚醚醚酮在口腔种植中的应用前景 杨俊秀，刘琪，杨薇
原文始发于微信公众号（艾邦高分子）：PEEK在口腔种植中的应用前景