氮化硅斷裂韌性高，抗壓強(qiáng)度與人體骨相似，可以滿足種植體的基本力學(xué)要求，氮化硅具有良好的生物相容性，氮化硅表面的微米/納米級(jí)形貌賦予其良好的成骨和抗菌性能，有助于降低種植體周圍炎的發(fā)生率，因此，氮化硅在牙科種植體方面具有很好的應(yīng)用潛力。

一、氮化硅在牙科種植體方面極具潛力

1.氮化硅獨(dú)特的表面特性

影響種植體生物活性的表面特性包括表面形貌、化學(xué)成分和生物物理特性(親水性)。

氮化硅的表面通常顯示出由突出的棒狀β-氮化硅晶粒(直徑1~2wm)組成的微粗糙表面，其具有六邊形橫截面，并相互交織形成獨(dú)特的微米/納米級(jí)形貌。拋光后，氮化硅表面棒狀晶粒基本消除，表面光滑，具有微米級(jí)/納米級(jí)的氣孔。具有微粗糙表面形貌的植入物可以與細(xì)胞和組織相互作用，從而對(duì)骨整合產(chǎn)生積極的影響。

由于氮化硅在氧化或含水環(huán)境中熱力學(xué)不穩(wěn)定，其表面通常覆蓋一層厚度約為3~5nm的氧化層，由氮氧化硅組成，存在硅氮、硅氮氧和硅氧鍵。在恒定pH值(7.4)的水介質(zhì)中，氮化硅表面的主要官能團(tuán)為Si-O、Si-NH3和 Si-NH2。這些親水性基團(tuán)使氮化硅表面表現(xiàn)出良好的潤(rùn)濕性，有利于成骨細(xì)胞的黏附，促進(jìn)早期成骨。

2.氮化硅具有良好的成骨性

氮化硅材料的優(yōu)秀成骨性能依賴于以下諸多機(jī)制。首先是氮化硅的微粗糙表面以及親水性，可以增加成骨細(xì)胞黏附，這是后期成骨分化、基質(zhì)礦化和骨再生的基礎(chǔ)。其次，氮化硅表面特有的生化反應(yīng)提供了硅酸根離子(SiO)4-、氨以及一氧化氮，氮化硅表面硅酸和含氮化合物的釋放增強(qiáng)了細(xì)胞的代謝、增殖、以及成骨向分化活性。硅酸和含氮化合物可以通過上調(diào)骨保護(hù)素和骨形態(tài)發(fā)生蛋白2的表達(dá)來影響成骨細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生活性，在強(qiáng)烈刺激成骨細(xì)胞分化的同時(shí)，它們也抑制破骨細(xì)胞的形成。并且，Si和N元素可以刺激骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨向分化，加速骨生長(zhǎng)。同時(shí)，（SiO)4-和N離子在骨磷灰石形成中為成骨細(xì)胞的活動(dòng)提供了有利的化學(xué)環(huán)境，例如表面電荷對(duì)蛋白質(zhì)折疊、細(xì)胞遷移運(yùn)動(dòng)和增殖的促進(jìn)作用，以及對(duì)相關(guān)生物學(xué)信號(hào)的調(diào)控。還有，硅酸根的析出可營(yíng)造出弱堿性環(huán)境。弱堿性微環(huán)境可對(duì)成骨細(xì)胞增殖和隨后的成骨細(xì)胞分化產(chǎn)生積極影響。在體內(nèi)這些因素和周圍組織和細(xì)胞的綜合作用有助于氮化硅種植體與周圍骨組織的結(jié)合。

3.氮化硅具有抗菌活性

與氧化鋯、聚醚醚酮、鈦和鈦合金相比，氮化硅可以有效抑制表皮葡萄球菌和大腸桿菌的生長(zhǎng)。與鈦和氧化鋯相比，氮化硅對(duì)牙齦卟啉單胞菌、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的菌落形成均有抑制作用。且氮化硅在活菌/死菌染色中表現(xiàn)出強(qiáng)的紅色熒光，說明氮化硅導(dǎo)致了大量的牙齦卟啉單胞菌死亡。說明氮化硅不僅抑制細(xì)菌的黏附，還有一定的抗菌性能。氮化硅表面的微米/納米級(jí)形貌有效減少細(xì)菌定植是其主要的抗菌機(jī)制之一。

4. 氮化硅具有阻射性

氮化硅具有部分阻射性。通過影像學(xué)檢清楚地看到種植體與周圍骨組織的結(jié)合情況，而且不會(huì)像鈦種植體一樣在牙科錐體束CT掃描出現(xiàn)放射偽影的問題。并且，氮化硅陶瓷種植體的射線密度與牙釉質(zhì)相當(dāng)。因此，可以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)氮化硅種植體與周圍組織，特別是骨組織接觸的密合性。

二、氮化硅應(yīng)用于牙科種植體存在的問題

目前，氮化硅材料應(yīng)用于牙科種植體還存在以下問題：

①氮化硅材料的傳統(tǒng)加工方法成本高，由于氮化硅具有很高的硬度，傳統(tǒng)的氮化硅植入物通常需要制造后經(jīng)金剛石加工和拋光才能生產(chǎn)出所需的形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)，所需成本可能較高；

②關(guān)于氮化硅生物活性的臨床研究尚不充分，氮化硅的抗菌性能，雖然已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得到證明但還缺乏進(jìn)一步的臨床研究來評(píng)估；

③關(guān)于氮化硅材料口腔致病菌抗菌性研究不足，已有研究表明氮化硅對(duì)于牙齦卟啉單胞菌等細(xì)菌具有抗菌性，但當(dāng)其作為牙科種植體時(shí)，它還可能會(huì)面對(duì)伴放線放線桿菌、中間普氏菌等口腔細(xì)菌的侵襲，目前相關(guān)研究尚存空白，難以針對(duì)臨床問題形成較好的指導(dǎo)意見；

④氮化硅目前的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究主要集中在長(zhǎng)骨、顱骨等，對(duì)于頜骨植人氮化硅后的成骨活性和抗菌性能方面研究還不充分。

來源：氮化硅陶瓷在牙科種植體方向的應(yīng)用前景，鄒蓉芳，等

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