用于cad/cam銑削的聚芳醚酮牙塊的制作方法
【專利摘要】一種制造假牙部件的方法，該方法包括選擇沿方形或矩形截面延伸的塊體，其中所述塊體包括聚醚醚酮以及選擇性的磷灰石，其中所述聚合物材料的結(jié)晶度為至少25％。所述方法包括依靠使用數(shù)字技術(shù)收集的數(shù)據(jù)加工該塊體。由于所選擇的材料的結(jié)晶度較高，可避免據(jù)以提高結(jié)晶度的加工后步驟，且可以形成高精確度的假牙部件。
【專利說明】
用于CAD/CAM銑削的聚芳醚酮牙塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及假牙部件并且特別地，但不排外地，涉及例如假牙部件制造(例如使用 CAD/CAM銑削的牙體修復）中使用的塊體。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常，包括創(chuàng)建假牙部件的牙體修復程序是費力且耗時的"試驗和錯誤"的過程。 牙醫(yī)可以通過使用模制材料捕獲患者的牙齒和牙齦的物理印模創(chuàng)建患者的牙齒和牙齦的 牙模。牙模運送至創(chuàng)建患者的牙齒和牙齦的三維物理模型的牙科實驗室。
[0003] 在牙科實驗室中，技術(shù)員將石膏傾入模具中。一旦石膏干燥且從模具中取出，成型 的石膏用作患者的牙齒和牙齦的三維物理模型。如果牙體修復程序包括用假牙替換缺失的 牙齒，技術(shù)員可以使用患者的牙齒和牙齦的石膏模型構(gòu)建缺失的牙齒的蠟?zāi)！Ｏ災(zāi)？梢杂?于鑄造粘附瓷體的金屬框架。技術(shù)員調(diào)整瓷體的著色并在爐上燒制瓷體及金屬框架以將瓷 體燒結(jié)在金屬框架上，從而創(chuàng)建假牙。技術(shù)員可以將若干瓷體附加層添加至假牙以模擬患 者缺失的牙齒的天然顏色屬性(例如，色調(diào)，飽和度和色度）。一旦假牙完成，技術(shù)員將假牙 歸還給牙醫(yī)，牙醫(yī)檢查該假牙，并且偶爾地如果發(fā)現(xiàn)假牙的顏色屬性或尺寸有問題，會將其 歸還給實驗室進行再加工。
[0004] 最近，已經(jīng)將計算機輔助設(shè)計(CAD)和計算機輔助制造 (CAM)技術(shù)用于創(chuàng)建假牙部 件?？梢圆捎肅AD/CAM技術(shù)生產(chǎn)假牙部件，該假牙部件相比使用常規(guī)技術(shù)構(gòu)建的假牙部件較 精確地安裝于患者口腔中。此外，使用CAD/CAM技術(shù)構(gòu)建的假牙部件可以比使用常規(guī)技術(shù)構(gòu) 建的假牙部件更快生產(chǎn)。例如，西諾德牙科系統(tǒng)(Sirona Dental Systems)生產(chǎn)Cerec(R)系 統(tǒng)，Cerec(R)系統(tǒng)可以用于牙醫(yī)實踐(例如，用于"椅旁CAD/CAM修復"，其中修復是在若干小 時內(nèi)于牙醫(yī)實踐中產(chǎn)生并且在對實踐的單次訪問期間設(shè)計，生產(chǎn)和安裝于患者口腔中）。
[0005] 用于椅旁CAD/CAM修復的當前牙科CAD/CAM系統(tǒng)可以采用截面為方形或矩形的陶 瓷塊，并且在牙醫(yī)的實踐中通過銑床銑削以生產(chǎn)假牙部件，例如嵌體、高嵌體、牙冠、牙橋或 基牙。椅旁使用的一種市售陶瓷塊是IPSe.max CAD，其為二硅酸鋰玻璃陶瓷塊。陶瓷塊在 CAD/CAM機中以結(jié)晶中間狀態(tài)產(chǎn)生且對其進行初始加工，以生產(chǎn)經(jīng)銑削的假牙部件。銑削 后，其在高溫下（例如，840-850°C)在爐中結(jié)晶一段時間。然而，這樣的過程可能相對耗時， 從而延遲椅旁修復的完成。此外，該結(jié)晶過程可導致假牙部件收縮，這可能影響其合適地安 裝在患者口腔內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的一個目的是提供用于制造假牙部件的塊體，該塊體可能比現(xiàn)有技術(shù)的塊 體有優(yōu)勢。本發(fā)明的一個目的是提供用于制造假牙部件的塊體，該塊體不需要在銑削之后 進行結(jié)晶過程。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種制造假牙部件的方法，該方法包括：
[0007] (i)選擇沿方形或矩形截面延伸的塊體，其中所述塊體包括聚合物材料，所述聚合 物材料包括化學式(I)的重復單元：
[00081
[0009] 其中tl和wl獨立地代表0或1，且vl代表0、1或2。
[0010] 其中，所述聚合物材料的結(jié)晶度為至少10% ;
[0011] (ii)依靠使用數(shù)字技術(shù)收集的數(shù)據(jù)加工該塊體。
[0012] 有利地，由于所選擇的材料的結(jié)晶度較高，可以避免據(jù)以提高結(jié)晶度的后加工的 步驟，從而節(jié)省時間并避免對提高結(jié)晶度的裝置的需要(例如，現(xiàn)有技術(shù)中的爐），從而可加 以利用。
[0013]優(yōu)選通過寬角X-射線衍射(也稱為廣角X射線散射或WAXS)，例如根據(jù)Blundell和 Osborn (聚合物％，953，1983)的描述測量聚合物中的結(jié)晶度的水平和程度?？商鎿Q地，可以 通過差示掃描量熱法(DSC)評估結(jié)晶度。優(yōu)選地，根據(jù)實施例2的描述測量結(jié)晶度。
[0014] 在特別優(yōu)選的實施例中，所述聚合物材料的結(jié)晶度可以大于20%，或大于25%。特 別地，該結(jié)晶度大于30%。其可能小于50%或小于40%。優(yōu)選地，該假牙部件包括框架，該框 架具有上述結(jié)晶度水平。
[0015] 所述塊體的體積為至少900mm3。該體積可以小于65，000mm3。該體積優(yōu)選在1,500~ 16，000mm3的范圍內(nèi)。較小體積的塊體可以用于單個牙冠或單個基牙;最大體積的塊體可以 用于牙橋，牙橋具有4個或更多個單元或組合的長種植體/基牙部分。
[0016] 所述塊體的側(cè)邊長最小可以為7mm，最大為75mm。所述塊體的截面面積可以在 50mm2~1000mm2的范圍（優(yōu)選50~200mm2)。所述塊體的長度可以在10mm~80mm的范圍（優(yōu)選 15mm~20mm)·
[0017] 所述聚合物材料優(yōu)選基本由化學式I的重復單元組成。優(yōu)選的聚合物材料包括所 述重復單元(特別地，基本由所述重復單元組成），其中tl = l，vl = 0且wl = 0;tl = 0，vl = 0 且￥1 = 0;1:1=0，'\￥1 = 1，￥1 = 2;或1:1 = 0，￥1 = 1且￥1=0。更優(yōu)選的聚合物材料包括所述重復 單元(特別地，基本由所述重復單元組成），其中tl = l，vl=0且wl = 0;或tl = 0，vl = 0且wl =〇。最優(yōu)選的聚合物材料包括所述重復單元(特別地，基本由所述重復單元組成），其中11 =1，vl = 0且wl = 0。在優(yōu)選的實施例中，所述聚合物材料選自聚醚醚酮、聚醚酮、聚醚酮醚 酮酮和聚醚酮酮。在更優(yōu)選的實施例中，所述聚合物材料選自聚醚酮和聚醚醚酮。在特別優(yōu) 選的實施例中，所述聚合物材料為聚醚醚酮。
[0018] 所述聚合物材料的懸臂梁缺口沖擊強度（樣品80mm xlOmm x4mm，切開的缺口為 0.25mm(A類），根據(jù)IS0180于23°C進行測試）可以為至少4KJm-2,優(yōu)選至少5KJm-2,更優(yōu)選至 少6KJm-2。根據(jù)上述測得的所述懸臂梁缺口沖擊強度可以小于lOKJm-2,適當?shù)匦∮?KJnf 2。 根據(jù)上述測得的所述懸臂梁缺口沖擊強度可以為至少3KJnf2,適當?shù)貫橹辽?KJnf2,優(yōu)選至 少5KJm-2。所述沖擊強度可以小于50KJm-2，適當?shù)匦∮?0KJnf2。
[0019] 所述聚合物材料的熔體粘度（MV)適當?shù)貫橹辽?.06KNsm_2,優(yōu)選MV為至少 0 · 09KNsm-2，更優(yōu)選為至少0 · 12KNsm-2，特別是至少0 · 15KNsm-2。有利地，該MV可以為至少 0 · 35KNsm-2，且特別是至少0 · 40KNsm-2。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)MV為至少0 · 40KNsm-2(例如，0 · 40~ 0.50KNsnf2)在準確堅固的框架的制造中特別有利。
[0020] 用在400°C、剪切速率為1000s4下操作的毛細管流變儀，以碳化鎢模具0.5mm x3.175mm適當?shù)販y量MV。
[0021] 所述聚合物材料的MV可以小于1. OOKNsm-2，優(yōu)選小于0.5KNsnf2。
[0022] 所述聚合物材料的MV可以在0.09~0.5KNsm-2的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.14~0.5KNsnf 2的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.4~0.5KNsm_2的范圍內(nèi)。
[0023] 根據(jù)IS0527(樣品類型lb)以每分鐘50mm的速率于23°C測得的聚合物材料的拉伸 強度為至少20MPa，優(yōu)選至少60MP，更優(yōu)選至少80MPa。該拉伸強度優(yōu)選在80~1 lOMPa的范圍 內(nèi)，更優(yōu)選在80~lOOMPa的范圍內(nèi)。
[0024] 根據(jù)IS0178(80mm xlOmm x4mm樣品，以每分鐘2mm的速率于23°C進行三點彎曲試 驗)測得的所述聚合物材料的彎曲強度為至少50MPa，優(yōu)選至少1 OOMPa，更優(yōu)選至少145MPa。 該彎曲強度優(yōu)選在145~180MPa的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在145~164MPa的范圍內(nèi)。
[0025] 根據(jù)IS0178(80mm xlOmm x4mm樣品，以每分鐘2mm的速率于23°C進行三點彎曲試 驗)測得的所述聚合物材料的彎曲模量為至少lGPa，適當?shù)貫橹辽?GPa，優(yōu)選為至少3GPa， 更優(yōu)選為至少3.5GPa。該彎曲模量優(yōu)選在3.5-4.5GPa的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在3.5-4. lGPa的范 圍內(nèi)。
[0026]所述聚合物材料的熔融吸熱主峰(Tm)可以為至少300°C。
[0027] 所述塊體可以由組合物制成，該組合物包括所描述的所述聚合物材料和其它成 分，例如著色劑(例如，顏料、陶瓷、金屬氧化物(例如二氧化鈦)或填料(例如，不透射線的填 料比如硫酸鋇）。所述組合物可以包括0-1 Owt %，適當?shù)?_6wt %的著色劑。可以選擇使組合 物為粉紅色或白色的著色劑。在一個實施例中，該組合物不包括著色劑。
[0028] 在第一優(yōu)選的實施例中（例如，其中假牙部件是非植入性的），所述組合物包括至 少80wt%，至少90wt%，或至少94wt%所述聚合物材料。余量可以包括一種或多種著色劑。 在特別優(yōu)選的實施例中，所述組合物包括至少99wt%的所述聚合物材料，特別是聚醚醚酮。
[0029] 在第二優(yōu)選的實施例中，所述塊體包括組合物，所述組合物包括所述聚合物材料 (特別是聚醚醚酮和/或基本由化學式I的重復單元組成的聚合物材料，其中tl = l、wl = 0且 vl = 0)和磷灰石，例如，含羥基的磷灰石(特別是羥基磷灰石）。所述聚合物材料的重量百分 比除以所述磷灰石的重量百分比的比率可以在1~9的范圍內(nèi)。
[0030] 所述聚合物材料的重量百分比除以所述磷灰石的重量百分比的比率可以在2.3~ 9的范圍內(nèi)，適當?shù)卦?.7~5.6的范圍內(nèi)，優(yōu)選在3~5的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在3.5~4.5的范圍 內(nèi)，特別優(yōu)選在3.8~4.2或3.9~4.1的范圍內(nèi)。
[0031 ] 所述組合物適當?shù)匕ㄖ辽?5wt%，優(yōu)選至少70wt%，更優(yōu)選至少75wt%的所述 聚合物材料，并且可以包括至少l〇wt%，優(yōu)選至少15wt%，更優(yōu)選至少18wt%的所述磷灰 石。所述組合物中的余量可以由其它填料，例如著色劑組成。優(yōu)選地，所述聚合物材料和所 述磷灰石的總重量百分比在90~lOOwt%的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在95~lOOwt%，特別是99~ 100wt%的范圍內(nèi)。
[0032]所述磷灰石可選擇性地包括已經(jīng)用一種或多種另外的化學元素修飾或摻雜的材 料。例如，其可以包括已經(jīng)用一種或多種金屬修飾或摻雜的材料。例如，磷灰石可以包括已 經(jīng)被選擇性地修飾或摻雜的羥基磷灰石。例如，可以選擇性地用一種或多種金屬修飾或摻 雜該羥基磷灰石。例如，可以選擇性地用硼、鎂、硅酸鹽或銀修飾或摻雜該羥基磷灰石。
[0033] 磷灰石可以包括選擇性地被硅酸鹽(Si〇42)、硼酸鹽(B〇3勹和鍶(Sr 2+)中的一種或 多種摻雜的材料。適當?shù)?，磷灰石?nèi)的硅酸鹽(Si〇42)、硼酸鹽(BOf)和鍶(Sr2+)的總含量累 計值不超過10 %摩爾濃度。
[0034] 所述磷灰石可以包括硅（Si)、氟(F)、硫（S)、硼（B)、鍶（Sr)、鎂(Mg)、銀(Ag)、鋇 (8&)、鋅(211)、鈉(他）、鉀(1〇、鋁以1)、鈦(11)和銅((：11)中的一種或多種。
[0035] 所述磷灰石可以包括含有磷酸鈣晶格的材料，例如羥基磷灰石晶格，其中，選擇性 地引入單種或多種元素。例如，磷灰石可以包括磷酸鈣晶格，其中，已經(jīng)選擇性地引入硅 (31)、氟卬）、硫（3)、硼（8)、鍶（3〇、鎂(1^)、銀以8)、鋇（8&)、鋅（211)、鈉(他）、鉀（1〇、鋁 (A1)、鈦(Ti)和銅(Cu)中的一種或多種。
[0036] 所述磷灰石優(yōu)選為羥基磷灰石。所述磷灰石優(yōu)選為羥基磷灰石。適當?shù)兀?0~ 1 OOwt %，優(yōu)選95~1 OOwt %，優(yōu)選98~1 OOwt %所述磷灰石由媽、磷、氧和氫部分組成。所述 磷灰石優(yōu)選為羥基磷灰石，羥基磷灰石基本由鈣、磷、氧和氫部分組成。
[0037]使用激光衍射并且基于體積分布評估的所述磷灰石的D50適當?shù)匦∮?00μπι，優(yōu)選 小于100μπι，更優(yōu)選小于50μηι，特別是小于2(^111。050可以為至少0. Ιμπι，優(yōu)選至少0.5μηι，更優(yōu) 選至少1 .〇ym。
[0038] 在該方法中，在步驟(i)之后步驟(ii)之前的步驟(i)*中，優(yōu)選使用數(shù)字技術(shù)收集 在安裝假牙部件的區(qū)域上的數(shù)據(jù)。步驟(i)*優(yōu)選包括掃描安裝假牙部件的區(qū)域(例如，掃描 患者口腔)或掃描安裝假牙部件的區(qū)域的模型。優(yōu)選地，從模型，例如鑄件收集數(shù)據(jù)，該模型 由患者口腔和/或牙列的一部分獲得。步驟(i)*可以包括使用計算機輔助設(shè)計(CAD)技術(shù)。
[0039] 該方法優(yōu)選包括在步驟(i)*之前得到患者口腔的至少一部分的印模的步驟。該印 模可以用于收集所述數(shù)據(jù)。
[0040] 該方法優(yōu)選涉及據(jù)以（例如，從掃描患者口腔或其模型）獲得數(shù)據(jù)的CAD/CAM技術(shù) 并且在步驟（ii)中進行計算機輔助制造(CAM)。因此，在步驟(ii)中，計算機適當?shù)乜刂扑?述塊體的加工。
[0041] 優(yōu)選地，將所選擇的塊體定位于機器(例如，銑床）中，并且該機器設(shè)置成依靠所述 數(shù)據(jù)加工該塊體。
[0042]優(yōu)選地，使用至少3軸機器，但優(yōu)選3+2軸或5軸機器，適當?shù)卦谟嬎銠C控制下進行 所述塊體的加工。步驟(ii)的加工適當?shù)匕ㄣ娤鳌Ｔ诩庸て陂g適當?shù)乩鋮s工件，從而實現(xiàn) 更好的表面拋光并且保護銑削工具。
[0043] 優(yōu)選地，在步驟（ii)之后，產(chǎn)生假牙部件，其不包括金屬，并且優(yōu)選基本由來自于 所述塊體的材料組成。
[0044] 使用該方法，可以制得準確度較大的假牙部件，該假牙部件可以安裝在患者口腔 的合適位置而無需改變。通過根據(jù)描述生產(chǎn)較高結(jié)晶度的假牙部件而促進制造的準確度。 優(yōu)選地，步驟(i)中選擇的塊體的結(jié)晶度（由DSC測得)除以該方法中產(chǎn)生的假牙部件的結(jié)晶 度（由DSC測得)的比率在0.8~1.2的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.9~1.1的范圍內(nèi)，特別是約為1。
[0045] 該方法中制成的所述假牙部件優(yōu)選包括厚度小于2mm的區(qū)域。所述假牙部件，例 如，框架，優(yōu)選面積為至少0.5cm2，優(yōu)選至少lcm2，厚度小于2_。
[0046] 所述假牙部件優(yōu)選包括厚度小于1.5mm的區(qū)域。所述假牙部件的面積優(yōu)選為至少 0.2cm2,優(yōu)選至少lcm2,厚度小于1.5mm。所述假牙部件的面積優(yōu)選為至少0.5cm 2,優(yōu)選至少 lcm2,厚度小于1.0mm。
[0047] 所述假牙部件可以選自嵌體、高嵌體、牙冠、牙橋、牙種植體或基牙。
[0048] 在一個實施例中，其中所述假牙部件為植入式使用(例如，其為種植體），所述假牙 部件可以由所述塊體制成，所述塊體包括所述聚合物材料和上文詳細描述的磷灰石。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供以第一方面的方法本身制成的假牙部件。
[0050]該假牙部件可以具有根據(jù)第一方面描述的假牙部件的任何特征。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供用于該第一方面的方法中的塊體，所述塊體基本由 組合物組成，該組合物包括：
[0052] (a)至少99wt %聚合物材料，其中所述聚合物材料包括化學式（I)的重復單元
[0053]
[0054] 其中tl和wl獨立地代表0或1，且vl代表0、1或2,其中由DSC測得的所述聚合物材料 的結(jié)晶度為至少10% (優(yōu)選20~36%);或
[0055] (b)所述化學式I的聚合物材料和磷灰石，所述聚合物材料具有(a)中所述的tl、 wl、v 1和所述結(jié)晶度，其中所述聚合物材料的wt %除以所述磷灰石的wt %的比率在1至9的 范圍內(nèi)。所述塊體、所述組合物和所述聚合物材料可以具有其它方面中描述的任何特征。
[0056] 本文中描述的任何發(fā)明可以進行合適地修改，并與本文中描述的任何其它發(fā)明的 任何其它方面或?qū)嵤├娜魏翁卣鹘Y(jié)合。
【附圖說明】
[0057]通過舉例的方式，參考圖1，現(xiàn)在將描述本發(fā)明的具體實施例，其中：
[0058]圖1為展示骨的分級結(jié)果的圖。
【具體實施方式】
[0059]實施例1 -聚醚醚酮(PEEK)塊體的制造
[0060]可以通過注塑成型制備尺寸為 8x8xl5mm，8xl0xl5mm, 10x12x15mm, 12x14x18mm, 1 4x1 4x1 8mm, 15x21x40mm, 15x21 x50mm, 15x21 x70mm, 25x40x60mm 的塊體。
[0061 ]該塊體可以通過方法1或方法2制成。
[0062]方法1、擠壓
[0063] 步驟1-通過擠壓生產(chǎn)PEEK棒。
[0064] 步驟2-如果需要，使PEEK退火。在退火期間結(jié)晶度可能升高至35%。
[0065]步驟3-將PEEK棒切塊銑削成最終的PEEK塊體的尺寸和形狀。（PEEK塊體的平均結(jié) 晶度會類似于PEEK棒的平均結(jié)晶度）。塊體的結(jié)晶度將與在其制造中使用的棒的結(jié)晶度基 本相同。
[0066] 方法2、注塑成型
[0067] 步驟1-通過注塑成型或壓制成型生產(chǎn)PEEK塊體。
[0068]步驟2-使PEEK塊體退火。在退火期間，結(jié)晶度可能升高至35%。
[0069]實施例2-結(jié)晶度的測量
[0070]可通過寬角X-射線衍射（也稱為廣角X射線散射或WAXS)，例如根據(jù)Blundell和 Osborn (聚合物Μ，953，1983)的描述測量聚合物中的結(jié)晶度的水平和程度?？商鎿Q地，可以 在POLYMER Vol. 37，Number 20,1996，page 4573描述的如下方法中通過差示掃描量熱法 (DSC)評估結(jié)晶度。
[0071] DSC可以用于在TA儀器DSC Q100中以40ml/min流速檢查10mg加或減10微克聚合物 材料樣本。掃描程序可以為：
[0072] 步驟1通過將樣本以20 °C/min從30 °C加熱至450 °C進行并記錄初步熱循環(huán)，記錄 Tg、Tr^PTm。
[0073] 步驟2保持2mins
[0074] 步驟3以10°C/min冷卻至30°C且保持5mins，記錄Tc。
[0075] 步驟4以2(TC/min從3(TC加熱至450Γ，記錄Tg和Tm。
[0076] 從得到的曲線中，沿著與預(yù)轉(zhuǎn)化基線繪制的線與沿著在轉(zhuǎn)化過程中得到的最大斜 坡繪制的線的交點視為Tg的開始。Τη為冷結(jié)晶放熱主峰達到最大處的溫度。Tm為熔融吸熱 主峰達到最大處的溫度。Tc為由于熔融放熱導致的結(jié)晶的主峰達到最大處的溫度。
[0077] 可通過連接從相對直的基線偏移的熔融吸熱處的兩點獲得熔化熱（AH(J/g))。以 時間為函數(shù)的吸熱下方的積分面積得到轉(zhuǎn)化的晗(mj)，晗除以樣品的重量計算得到質(zhì)量標 準化的熔化熱(J/g)。通過使樣品的熔化熱除以完全結(jié)晶聚合物的熔化熱(對于聚醚醚酮為 130 J/g)確定結(jié)晶水平（％)。
[0078] 上述方法提供塊狀樣本的結(jié)晶度水平?？商鎿Q地，F(xiàn)TIR可用于評估結(jié)晶度，且可用 于評估樣本的表面處和/或穿過樣本的厚度或表面的結(jié)晶度水平。參考名稱為 "Crystallinity in Poly(Ary1-Ether-Ketone)Plaques Studied by Multiple Internal Reflection Spectroscopy"的文獻（Polymer Bull, 11,433(1984))。
[0079] 在一個優(yōu)選實施例中，DSC可用于測量塊狀樣品的結(jié)晶度。FTIR可用于測量表面處 的結(jié)晶度。實施例3-假牙部件(例如，嵌體、高嵌體、牙冠、牙橋，或基牙)的制造
[0080] 進行下面的步驟：
[0081] (i)使用標準印模盤從患者口腔獲取模具。接著該模具注入牙科石膏并且使其凝 固。
[0082] (i i)掃描模具以收集輸入CAD/CAM銑床(例如，Cerec或Sirona機器)的相關(guān)CAD數(shù) 據(jù)。接著，操作員結(jié)合機器設(shè)計假牙部件。該機器適當?shù)卦O(shè)定以使CAD設(shè)計預(yù)備用于以實施 例1中制成的PEEK塊體制造該部件。
[0083] (iii)將PEEK塊體插入CAD/CAM機器中，該機器自動操作以基于從掃描模具收集的 數(shù)據(jù)將塊體加工成部件。
[0084] (iv)從塊體移除框架并且根據(jù)需要完成。
[0085]作為所描述的使用模具的替換方案，可以進行患者口腔的相關(guān)部分的數(shù)字掃描且 將相關(guān)數(shù)字數(shù)據(jù)輸入CAD/CAM機器中。
[0086]實施例1中使用的塊體可以僅由PEEK組成，因此，呈現(xiàn)PEEK的原色，或可替換地該 PEEK可以并入一種或多種填料以使塊體著色(且該假牙部件由其制成），例如粉色、白色或 金色?？商鎿Q地或另外地，可將牙貼面應(yīng)用于根據(jù)上述制造的假牙部件。
[0087]有利地，由于用于形成假牙部件的塊體的結(jié)晶度水平較高，其不需要處理以提高 或調(diào)節(jié)其結(jié)晶度。因此，可以在"椅旁"程序中快速生產(chǎn)假牙部件。
[0088]作為提供PEEK塊體的替換方案可以提供并入羥基磷灰石的塊體。這對制造牙科種 植體是特別有利的，因為如下文所示，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所描述的PEEK-HA材料具有改進的生物活 性。
[0089]實施例4-包括聚醚醚酮(PEEK)和羥基磷灰石(HA)的組合物的制造
[0090] 干燥恪體粘度(MV)為0.44KNsm-2的以 PEEK-OPT丨MA?LTI(Invibio Biomaterial Solutions，UK)形式獲得的聚醚醚酮(PEEK)，以除去水(在儲存中聚醚醚酮吸收水hPEEK為 顆粒形式，尺寸大約為3mm * 2mm。選擇平均粒徑約5 μπι的粒子形式的羥基磷灰石(HA)。
[0091] 將PEEK和ΗΑ在雙螺桿混料機(擠出機）中混合，雙螺桿混料機將混合物加熱至360 °C~400°C之間（在擠出機出口溫度為400 °C)，以熔化PEEK。在將HA引入擠出機的上游的位 置將PEEK引入擠出機。將PEEK加熱并經(jīng)由擠壓機輸送，使得PEEK在擠出機內(nèi)在加入HA之前 處于熔融狀態(tài)。接著，HA和熔融PEEK的混合物進一步經(jīng)由擠壓機輸送以混合PEEK和HA。將 PEEK和HA復合物從擠出機擠出且制成粒狀。
[0092] 加入擠出機的PEEK和HA的比率使得擠出機的出口為包括10wt%的HA的PEEK和HA 復合物。
[0093]擠出機包括標準螺桿剖面，該標準螺桿剖面由不銹鋼制成，最小L/D比率為45:1。 在擠出機末端使用孔眼為4mm的雙孔模具和制粒機。主螺桿轉(zhuǎn)速設(shè)定為150~250rpm。該螺 桿與反向旋轉(zhuǎn)螺桿互相嚙合，該反向旋轉(zhuǎn)螺桿的長度約lm，直徑約40mm。直徑大約2毫米的 飾邊被切成約3mm的長度以限定PEEK和HA復合物粒料。
[0094] 實施例5-用于制造注塑成型的部件的一般程序
[0095] 將粒料(例如實施例4的那些粒料)注塑成型以產(chǎn)生生物活性部件。所使用的注塑 成型機器包括加熱筒，該粒料經(jīng)由加熱筒由螺桿輸送。將該筒加熱至360-375Γ之間的溫 度，使得在粒料內(nèi)的聚合物材料隨著其經(jīng)由筒輸送而熔化，從而產(chǎn)生熔體。接著，將該熔體 經(jīng)由噴嘴注入模具中，且模制工具加熱至200 °C~220 °C之間。
[0096]確定測試樣品的機械性質(zhì)，包括懸臂梁沖擊強度(缺口的）（ISO 180)、彎曲強度 (ISO 178)、彎曲模量(ISO 178)、拉伸強度（ISO 527)和斷裂伸長率并且結(jié)果如表1所示。 [0097] 實施例6至9
[0098]重復實施例4的方法，但使PEEK與HA的比率適合使擠出機的出口為包括不同重量 百分比的HA的PEEK和HA復合物，如表1詳細示出。
[0099]
[0100] 表1
[0101] 將所生產(chǎn)的PEEK和HA復合物粒料按照實施例5的描述進行注塑成型以生產(chǎn)生物活 性部件。確定所制成的部件的機械性質(zhì)，結(jié)果如表2所示。
[0102] 比較實施例1
[0103] 將以PE:EK-OFn.MA_?:(Invibio Biomaterial Solutions,UK)形式獲得的聚釀釀 酮(PEEK)用于注塑成型機器中并且注塑成型以按照實施例5的一般程序生產(chǎn)部件。確定實 施例4和6~9的部件的機械性質(zhì)以進行比較，結(jié)果如表2所示。
[0104] 結(jié)果
[0105] 下面的表2詳細列舉了機械測試的結(jié)果。
[0106]
[0107]表2
[0108]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)PEEK可以在沒有較大困難的情況下成功地與高達50wt%HA的HA復合，且 沒有在兩種成分之間觀察到反應(yīng)。用沖擊強度、彎曲強度、彎曲模量、拉伸強度和斷裂伸長 率的平均機械值針對填料含量繪圖（圖沒有展示)且與未填充的PEEK的那些進行比較以確 定最優(yōu)的HA水平。由此得出20wt % HA(實施例6)得到使得HA以足夠的水平存在以給該部件 提供令人滿意的生物活性而不顯著損害物理性能的最優(yōu)水平。
[0109] 實施例10-生物活性測試
[0110] 由于相比單獨的PEEK(比較實施例1)在材料機械性能上的影響有限，選擇含有 20wt%HA的PEEK(實施例6)進行進一步的生物活性研究。
[0111] 使用根據(jù)Bohner和Lemaitre(Bohner M，Lemaitre J./Biomaterials 30(2009) 2175-2179)制造和描述的SBF-JL2，通過在模擬體液(SBF)中于材料表面上形成磷灰石的能 力確定PEEK/HA的生物活性，且與單獨包括PEEK的對照進行比較。
[0112] 使用雙溶液制劑(So 1. A和So 1. B)生產(chǎn)SBF-JL2，該雙溶液制劑具有下面的組合物， 終流體為2升：
[0113]
[0114]檢查磷灰石形成的體外方法的使用作為預(yù)測體內(nèi)的骨生物活性的手段已被廣泛 使用和接受（Kokubo T,Takadama H.How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity?Biomaterials2006;27(15) :2907-2915)。將樣本浸漬于37°C，含5%C〇2,且濕 度為100%的旋轉(zhuǎn)平臺上的SBF中1、3,和7天。使用X射線光電子能譜(XPS)、掃描電子顯微鏡 (SEM)，和衰減全反射傅里葉變換紅外光譜(ATR-FTIR)分析浸漬于SBF的樣品的表面上存在 的生物活性元素。
[0115] PEEK對照和PEEK/20%HA復合物的表面的SEM分析表明浸漬于SBF后在表面上形成 球形結(jié)晶。這在PEEK/20%HA樣本上更多且更明顯，并且早在于SBF中浸漬1天后，就觀察到 了這些球形結(jié)晶，表明增加磷灰石形成。
[0116] 詳細的Ca2p和P2p XPS光譜表明雖然在兩種材料的表面上鑒定出Ca和P，但僅在 PEEK/20%HA樣本上存在有利于骨形成的元素比率，即Ca/P比率為1.66,接近羥基磷灰石的 理論值。同時，對照PEEK上的沉積物的比率較易變(>1.67)，指示非羥基磷灰石磷酸鈣的形 成。
[0117] 在SBF中浸漬1天后，在PEEK/20 %HA和對照PEEK樣本上進行ATR-FTIR表面分析，以 半量化磷灰石沉積的程度并檢測功能基團。在1 〇 15CHT1處觀察到明顯的峰，更像由磷酸基團 的結(jié)構(gòu)P-Ο鍵引起的。測量1 〇 15 cm-1與164 5 cm-1 (PEEK的特征）處的吸收比率，表明相比對照 PEEK，PEEK/20 % HA樣本的該比率提高，確定XPS的發(fā)現(xiàn)表明在PEEK/20 % HA樣本上形成較多 的磷灰石。
[0118] 令人驚訝地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)盡管HA在部件中的比例低（僅20wt%)，但部件的表面處存 在足夠的HA以向部件提供生物活性性質(zhì)并促進磷灰石形成。
[0119] 實施例11-綿羊臨床前研究中的種植體-骨直接接觸的程度的評估
[0120]將實施例6的組合物和PEEK-OPTIMA的圓柱形接合釘種植在已建立的綿羊模型中。 將種植體在羊脛骨皮質(zhì)骨中放置4周和12周。在每個時間點結(jié)束時，收集種植體和周圍的骨 并包埋于PMMA中。用亞甲藍和堿性品紅對組織切片進行組織結(jié)構(gòu)染色。由兩個盲測者對組 織學圖像在半定量尺度上分級以確定正在生長的骨百分比。在4周和12周的兩個時間點，實 施例6的組合物相比單獨的ΡΕΕΚ-0ΡΤIMA，骨直接接觸的百分率較高。
[0121] 圖1給出了結(jié)果，其表明了對于接觸由比較實施例1和實施例6的材料制成的部件 的骨的分級。
[0122] 包括實施例6的材料的顆?？梢杂欣赜糜谏a(chǎn)在此所述的塊體。
[0123] 本發(fā)明并不限于前述實施例的細節(jié)。本發(fā)明延伸至說明書(包括所附權(quán)利要求、摘 要和附圖）公開的特征的任何新的、或任何新的組合，或者延伸至所公開的方法的步驟的任 何新的、或新的組合。
【主權(quán)項】
1. 一種制造假牙部件的方法，所述方法包括： (i) 選擇沿方形或矩形截面延伸的塊體，所述塊體包括聚合物材料，所述聚合物材料包 括化學式(I)的重復單元：其中11和w 1獨立地代表0或1，且V1代表0、1或2; 其中所述聚合物材料的結(jié)晶度為至少10% ; (ii) 依靠使用數(shù)字技術(shù)收集的數(shù)據(jù)加工所述塊體。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物材料的結(jié)晶度大于20%，優(yōu)選 大于30%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述塊體的體積為至少900mm3且小于 65，000mm 3;和/或所述塊體的側(cè)邊長最小為7mm，最大為75mm;和/或所述塊體的截面面積在 50mm2~1000mm 2的范圍內(nèi)（優(yōu)選50~200mm2);和/或所述塊體的長度在10mm~80mm的范圍內(nèi) (優(yōu)選 15mm~20mm) 〇4. 根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述聚合物材料基本由化學式I 的重復單元組成，其中tl = l、vl=0且wl=0。5. 根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述聚合物材料的熔體粘度在 0.09~0.5KNsm-2的范圍內(nèi)。6. 根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述組合物包括至少80wt%或 至少94wt%的所述聚合物材料。7. 根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述塊體包括組合物，所述組合 物包括所述聚合物材料(特別地基本由化學式I的重復單元組成的聚合物材料，其中tl = l、 wl = 0且vl = 0)和磷灰石，其中所述聚合物材料的重量百分比除以所述磷灰石的重量百分 比的比率在1~9的范圍內(nèi)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述聚合物材料的重量百分比除以所述磷 灰石的重量百分比的比率在3.8~4.2的范圍內(nèi)。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述組合物包括至少65wt% 的所述聚合物材料并且包括至少l〇wt %的所述磷灰石，且所述聚合物材料和所述磷灰石的 重量百分比在90~100wt%的范圍內(nèi)。10. 根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項所述的方法，其特征在于，所述磷灰石為羥基磷灰石。11. 根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項所述的方法，其特征在于，使用激光衍射且基于體積 分布評估的所述磷灰石的D50小于200μηι，優(yōu)選小于20μηι。12. 根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在所述方法中，在步驟(i)之后 和在步驟(ii)之前的步驟（i)*中，使用數(shù)字技術(shù)收集在安裝假牙部件的區(qū)域上的數(shù)據(jù);其 中步驟(i)*包括:掃描安裝假牙部件的區(qū)域或掃描安裝假牙部件的區(qū)域的模型。13. 根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在步驟（i)中選擇的塊體的結(jié) 晶度（由DSC測得的）除以在所述方法中生產(chǎn)的假牙部件的結(jié)晶度（由DSC測得的）的比率在 0.8~1.2的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.9~1.1的范圍內(nèi)。14. 根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在所述方法中制成的所述假牙 部件的面積為至少〇· 5cm2,優(yōu)選至少lcm2,厚度小于1.0mm。15. 根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述假牙部件選自嵌體、高嵌 體、牙冠、牙橋、牙種植體或基牙。16. 根據(jù)前面任一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述假牙部件由所述塊體制 成，所述塊體包括所述聚合物材料和磷灰石。17. -種假牙部件，其在前面任一項權(quán)利要求的方法自身中制成。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的假牙部件，其特征在于，所述假牙部件選自嵌體、高嵌體、牙 冠、牙橋、牙種植體或基牙，其中所述聚合物材料的結(jié)晶度大于20% (優(yōu)選大于30%)，其中 所述聚合物材料基本由化學式I的重復單元組成，其中tl = l、vl = 0且wl = 0;其中所述聚合 物材料的熔體粘度在〇. 09~0.5KNsnf2的范圍內(nèi)，其中所述假牙部件的面積為0.5cm2(優(yōu)選 至少lcm 2)，厚度小于1.0mm，其中選擇性地，所述假牙部件包括磷灰石，所述聚合物材料的 重量百分比除以所述磷灰石的重量百分比的比率在1~9的范圍內(nèi)（優(yōu)選在3.8~4.2的范圍 內(nèi)）。19. 一種在根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的方法中使用的塊體，所述塊體基本上由 組合物組成，所述組合物包括： (a) 至少99wt %聚合物材料，其中所述聚合物材料包括化學式(I)的重復單元其中tl = l、wl = 0且vl = 0,其中由DSC測得的所述聚合物材料的結(jié)晶度為至少10% (優(yōu) 選20~36%);或 (b) 所述化學式I的聚合物材料和磷灰石，其中tl = l、wl = 0且v 1 = 0，其中由DSC測得的 所述聚合物材料的結(jié)晶度為至少10% (優(yōu)選20~36%);其中所述聚合物材料的重量百分比 除以所述磷灰石的重量百分比在1~9的范圍內(nèi)。
【文檔編號】A61K6/033GK105828780SQ201480069472
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月17日
【發(fā)明人】努諾·塞雷諾, 馬庫斯·賈曼-史密斯, 萊因哈德·洛本霍弗
【申請人】尤沃拉有限公司