YY 0304-1998 等离子喷涂.羟基磷灰石涂层-钛基牙种植体.pdf

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1、yy 0304一1998前言等离子喷涂疑基磷灰石涂层铁基牙种植体是由纯铁基体和其表面的经基磷灰石涂层构成。本标准对于援基磷灰石涂层性能指标和检测方法，主要参照美国食品和药品管理局(FDA)1992年11月11日发布的.ASTM1341:1992，对于材料的生物学评价项目选取，按yy02681995 口腔材料生物学评价第1单元z口腔材料生物性能评价导则规定，生物学试验方法尽可能采用国家标准和行业标准，见附录A.A7骨植入试验参照ASTMF981:1986.见附录C。临床应用的牙种植体具有多种形态和结构，本标准不可能对其分别作出具体规定，仅列出几种主要形态牙种植体的几何尺寸精度要求.等离子喷涂经基

2、磷灰石涂层铁基牙种植体的生物学性能，不仅与材料系统有关，而且与其形态和结构设计密切相关。任何形态和结构未获市场准人的牙种植体，都应进行动物和临床试验，临床跟踪考察不得少于三年。不论牙种植体采用何种形态和结构，所有等离子喷涂短基磷灰石涂层铁基牙种植体都必须满足本标准规定的技术要求。本标准的附录A、附录B、附录C和附录D均是标准的附录。本标准由国家医药管理局提出。本标准由全国口腔材料和器械设备标准化技术委员会归口。本标准起草单位z四川大学生物材料工程研究中心。本标准主要起草人g陈继铺、张兴栋、刘晓光、朱蔚精。1 . 1 中华人民共和国医药行业标准等离子喷涂YY 0304千1998握基磷灰石涂层-铁

3、基牙种植体Plasma spr町edhydroxyapatite coated titanium dental impl ant 1 范围本标准规定了等离子喷涂短基磷灰石涂层-铁基牙种植体的技术要求、试验方法、产品分类、抽样、标志、标签、包装、运输及贮存等要求。本标准适用于牙缺失后颁骨内植人的等离子喷涂的经基磷灰石涂层钦基牙种植体。2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB 191-90 包装储运图示标志GB 2828-87 逐批检查计数抽样程序及抽样表适用

4、于连续批的检查)GB 2829-87 周期检查计数抽样程序及抽样表(适用于生产过程稳定性的检查GB 3620. 1-94 铁及铁合金牌号和化学成分GB 3620. 2-94 铁及铁合金加工产品化学成分及成分允许偏差GB 4698-1996 铁和铁合金化学分析方法GB 9723-88 化学试剂火焰原子吸收光谱法通则GB 10724-89 化学试剂无火焰(石墨炉)原子吸收光谱法通则GB 11749-89 牙科复合树脂充填材料YY /T 0127. 1-93 口腔材料生物试验方法溶血试验YY /T 0127. 2-93 口腔材料生物试验方法静脉注射急性全身毒性试验YY /T 0244 1996 口腔

5、材料生物试验方法短期全身毒性试验经日途径YY /T 0279-1995 口腔材料生物试验方法口腔粘膜剌激试验YY 0268一1995口腔材料生物学评价第1单元口腔材料生物性能评价导则中华人民共和国药典0995年版)3定义本标准采用下列定义。3. 1 牙种植体dental implants 一类植入牙床组织内，用以支持义齿或固定松动牙的中间修复体。它可以根据需要做成圆柱状、叶片状和螺旋状等多种形态，植入粘膜内、骨内、骨膜下、根管内等牙床中不同的部位。牙种植体可以由金属、陶瓷、聚合物或天然物质等不同材料所构成或由前述材料复合而成。国家医药管理局1998-04-08批准1998-10-01实施152

6、 YY 0304-1998 3. 2 提基磷灰石涂层hydroxyapatite coating 利用热喷涂、沉积或烧结等不同方法，在金属、陶毯或其他材料基体表面上形成的提基磷灰石(HA)薄层。3. 3 等离子喷涂plasma spraying 热喷涂工艺的一种，是使用非转移型电弧作为热源使气体离子化，从而产生高达10000C以上的高温，使通过喷枪送入等离子焰的喷涂材料粉料熔融或表面熔融并高速喷射到基体表面上形成涂层的方法。3. 4 粘结强度adhesive strength 涂层和基体间单位面积粘着力的大小。根据测试时外加载荷方向是垂直或平行于涂层基体界面，粘结强度又可分为抗拉强度(tens

7、ilestrength)和剪切强度(shearstrength) , 3.5 HA涂层结晶度crystallinity HA涂层通常都同时包含结晶相和非品相.HA涂层中结晶相所占百分比称为结晶度。4 要求4. 1 几何尺寸精度等离子喷涂经基磷灰布涂层铁基牙种植体，是由植人牙槽骨内的根部及用以装设义齿的冠桩所构成。按其形态可分为圆柱状、叶片状和螺旋状等多种类型，每一类型又可按结构分为冠桩不可拆卸和冠桩可拆卸两种类型。临床使用的种植体形态和结构种类很多，其典型形态和结构如图1、图2和图3所示。通常是植入牙槽骨内的根部表团为经基磷灰石涂层覆盖，以促进种植体和周围骨组织间的结合。对各种类型的种植体几何

8、尺寸精度要求如下。4. 1. 1 圆柱状牙种植体(图1)根部长度L，和直径D，均可根据需要设计成不同尺寸，根部长度L，的极限偏差为士O.2mm，根部直径D，的极限偏差为土O.lmmo4. 1.2 叶片状牙种植体(图2)叶片状牙种植体形态和尺寸种类很多，因2所示为二个冠桩的一段式叶片状牙种植体，植入骨内的根部长度L3和宽度L.的极限偏差为士O.4mm，肩部厚度占的极限偏差为+0.2mm。4. 1. 3 螺旋状牙种植体(图3)图3所示为一段式螺旋状牙种植体，其螺纹顶径D的极限偏差为士0.2mm.根部长度L的极限偏差为土0.4mm。4.1.4 螺纹应给出螺纹代号和螺纹公差带代号，其加工精度和公差带规

9、定应保证冠桩可拆卸式种植体的根部和冠桩连结螺纹相互配合良好。4.2 物理化学性能4. 2. 1 外观牙种植体未涂层的铁表面应无裂纹、元毛刺和划痕等机械加工所致的宏观缺陷，两段式种植体的根部和冠桩对中和配合应良好，配合面间无明显可见的间隙和偏移。短基磷灰石涂层为灰白色多孔薄层，涂层表面色泽均匀并严密复盖铁基体，不得有斑点或裂纹。4.2.2 化学组成4. 2. 2. 1 HA涂层的化学组成4. 2. 2. 1. 1 涂层中HA含量和结晶度HA含量注90%.HA结晶度注62%。4.2.2.1.2 杂质元素含量极限1:i3 叫YY 0304一1998.DO归L s rl 图2叶片状牙种植体Q L D,

10、 图3螺旋状牙种植体图l圆柱体牙种植体碑0995年版)碑盐检查法g销和铅含量测试按GB 10724进行$乘含量测试按GB9723进行a重金属元素总量测试按中华人民共和国药典(1995年版酣录中重金属检验法进行。5. 2. 2. 2 铁材化学组成按GB4698规定进行。5.2.3 涂层和铁基体界面抗拉强度抗拉强度检测按附录C进行。5.3 生物学试验见附录A等离子喷涂HA-i牙种植体生物学试验方法儿6 检验规则6. 1 每一批产品均应经生产厂技术检验部门进行检查，合格后方可提交验收。6.2 产品必须按批号成批提交检查。检查分为逐批检查和周期检查。6.3 逐批检查6. 3. 1 逐批检查按GB282

11、8的规定进行。6.3.2 抽样方案类型采用一次抽样。抽样方案严格性按正常检查抽样方案进行，检查水平为1.缺陷分类、检查项目和AQL(合格质量水平)按表1的规定。采取随机抽样方式抽取被检查的样本。缺陷分类检查项目AQL 6.4 周期检查6. 4. 1 在下列情况下应进行周期检查2a)产品初次投产前5b)间隔1年以上再投产时;yy 0304-1998 表1逐批检查严重缺陷4. 1. 1 , 4. 1. 4 , 4. 2. 1 2. 5 c)设计、工艺或生产设备有重大改变时。轻缺陷4. 1. 2,4. 1. 3 4.0 6.4.2 对表1所列检查项目，周期检查前应先进行逐批检查，从逐批检查合格的批中

12、抽取样本进行周期检查，周期检查按GB2829进行，采用一次抽样方案，从连续5批产品中，每批随机抽取4个试样，共20个试样组成样本，判定数组和不合格质量水平(RQL)见表2。6.4.3 周期检查合格，必须是本周期所有检查项目都合格，否则就认为周期检查不合格。表2周期检查检查项目检查周期判定数组或告格标准RQL 4. 1 6. 4. 1规定情况n 20A. 1 ，R. 2J 10 4. 2. 1 1) 6.4.1规定情况gn3A.0，R.1J 4.2.2. 1. 1 30 Z)更换喷涂用HA粉批号时4.2.2. 1. 2 1)6.4.1规定情况e2)每年一次杂质元章含量符合4.2.2.1.2规定4

13、.2.3 )6.4.1规定情况;2)每六个月次算术平均值符合4.2.3规定4.2.2.2 每批铁材购进时符合GB3620.2的有关规定4. 3 6. 4. 1规定情况符合4.3规定7标志、标签、包装、运输、贮存7. 1 牙种植体必须包装在密封的容器中。容器材料应无毒，不污染和影响牙种植体性能，包装容辘还应具布正常搬运或储存期间不损坏、不破裂的性能。7.2 内包装上应注明规格、型号、商标和批号。7.3 中包装为硬塑料或其他无毒硬质盒。中包装上应注明制造厂名称、商标和地址、产品名称、型号、数量和批号。7.4 每一中包装盒内应附有牙种植体使用说明书，使用说明书应按国家有关规定编写，至少应有下列内容:

14、LiG a)牙种植体的材质类型pb)牙种植体消毒方法;。临床使用简要说明$d)牙种植体贮存保管注意事项，yy 0304-1998 e)牙种植体使用过程中可能出现的意外及应采取的措施。7.5 运输包装采用木箱，封装后的成品置于木箱内，内盖用软纸或泡沫塑料填塞。木箱k标明防潮、防震、远离有害物质等字样或标志。yy 0304-1998 附录A(标准的附录)等离子喷涂HA-Ti牙种植体生物学试验方法A1 溶血试验按YY/T0127. L A2 细胞毒性试验(分子过滤法)按GB11749-89中A20A3 静脉注射急性全身毒性试验按YY/T0127. 2. A4 短期全身毒性试验g经口途径按YY/T02

15、4企。A5 口黯粘膜剌激试验(铁材)按YY/T0279。A6 Ames试验按GB11749-89中A3，试样为材料浸提液。A7 雷植入试验A7.1 范围本试验适用于外科植人，无吸收的生物材料的组织反应，适用于评价在人体骨髓内停留超过30天，且不被吸收的材料。A7.2 植入试样的制备A7. 2. 1 将受试材料制备成直径2mm，长6mm圆柱体，表面光洁，同时制备直径2mm，长白mm阴性对照试样。A7. 2. 2 试样与对照样品经自来水冲洗，超声波清洗两次，0.9 %的氯化纳(NaCIl清洗两次，每次约lmin，高压蒸汽灭菌。A7. 2.3 植入样品的清洁、包装、消毒方式应与产品临床应用一致。A7

16、.3 试验动物选用体重22.5kg大臼兔。A7.4 植入期间以相同的外科手术将所有的植入样品，分别植入每只动物，以便使植入期间的组织反应相一致。每一时间至少4只大白兔。A7.5 植入步骤A7. 5. 1 采用灭菌操作技术，暴露动物股骨外侧骨皮质，用符合要求的设备和技术，以20003000r/min的速度，在股骨外侧骨皮质上钻兰个孔(直径2mm)，分别用手指或器械将槌人样品压人洞肉，每条股骨植入试样2个，对照样1个，然后缝合封闭创口。1 :;.s yy 0304-1998 A7.6 植人物的取出和动物处死A7. 6. 1 于植入后1、2、4、8、12、26和52周，动脉放血处死动物，每次4只。A

17、7. 6. 2 观察植人物及其周围组织，记录肉眼所见的改变。A7. 6. 3 将植入物及其周围的骨组织-起取下来，在切取的组织样品中，至少要包含5mm厚的植人物周围组织。A7.7 组织学样品制备A7. 7.1 自每植入部位制备组织块。A7. 7. 2 将组织块置20%甲隆榕液中固定，制备成组织病理切片，切组织片时，应由一端到另一端同时记录植入样品周围组织的肉眼观察所见。A7. 7. 3 如果需要特殊染色，应另外制备组织块或切片。A7.8 组织病理观察A7. 8. 1 观察试样周围组织的病理反应，并与对照样品周围的组织反应相比较。观察癫痕厚度，炎性细胞或其他种类的细胞以及在试验条件下确实由材料引

18、起的组织反应。A7. 8. 2 将细胞成分和组织坏死的程度划分为03级。A7.8.2.1 在高倍镜下观察，按炎性细胞的数量划分为03级，共5级。表A1炎性细胞数量划分炎性细胞数量，个级到l炎性细胞数量，个。1625 15 O. 5 26以上615 1 A7. 8. 2. 2 在高倍镜下观察，将组织坏死程度划分为03级，共5级。表A2组织坏死程度划分程度级别程度无坏死。中等坏死很轻微坏死O. 5 严重坏死轻微坏死1 A7.8.2.3 采用。4级给出植人物样品的总毒性比率表A3植人物样品总毒性比率划分比率级别比事无毒性。中等毒性很轻微毒性l 严重毒性轻微毒性2 A7.8.2.4 比较试样和对照样品

19、的级别，评价试验材料的总毒性，级别(1为可接受。A7. 8. 3 按表Al、表A2和表A3规定，观察并记录细胞成分和坏死程度，进行评价。级别2 3 级男IJ2 3 级别3 4 1:l 9 动物数植人时间(周数)样品描述交叉反应组织病理切片数级别坏死退变贵症多形核白细胞淋巴细胞细胞漫润嗜中性细胞浆细胞巨噬细胞纤维变性巨细胞外物碎屑脂肪浸润涉及区域的相应尺寸.mm组织病理毒性比率A8 皮下植入试验A8.1 范围yy 0304-1998 表A4推荐的评价格式和等级。O. 5 本试验用于评价长期接触皮下组织的材料的体内毒性。A8.2 试验动物l 2 3 选用年龄在80-100天的豚鼠20只，或体重18

20、0-200g的大白鼠20只。若用豚鼠，应在饮水中补充维生素C(0.8g/L)。A8.3 试样制备按照制造厂商的使用说明书制备材料。将HA-Ti和纯Ti分别制备成直径1.3mm，长5mm的圆柱体，表面光滑，两端圆钝。经超声波清洗后，用蒸饱水洗两次。121C30min高压蒸汽灭菌，备用。A8.4 植入步骤在每试验动物背部，剃毛，暴露足够的面积，将剃毛区划分为4个象限，腆酒、酒精常规消毒皮肤。以外科无菌操作技术，在每个象限的皮肤上作一切口，长约lOmm，钝性分离达皮下组织。将试样2个对照样2个，分别放人皮下组织内，关闭切口，缝合皮肤。于植人后48h.粗略观察切口和植入区域的组织反应。并于模入后2周和

21、12周各活杀10只动物切取植人物及其周围组织。20%中性甲隆固定石蜡包埋。制作5m厚的组织病理切片。光镜下观察植人物周围的组织改变。A8.5 组织学判断标准1 ( () yy 0304一1998 表A5组织学判断标准组织反应2周12周无或轻度反应组织完好，试样周围仅见少量淋巴细胞，纤维囊壁组织完好，试样周围元或仅有少量的淋巴细胞，纤致密维囊壁稳定，无增厚趋势试样周围有少量淋巴细胞，可见中性粒细胞、浆细可见些慢性提细胞、淋巴细胞、辈细胞，偶见异中度组织反应物巨细胞，可见纤维母细胞、纤维细胞与胶原纤胞、巨噬细胞，偶见异物巨细胞缝，已形成纤维囊控结构组织反应清楚，可见嗜中性白细胞和淋巴细胞聚组织反应

22、严重，可见淋巴细胞浆细胞、巨噬细胞聚重度反应集，结构改变.可见小血管和纤维母细胞增生，开集，偶见异物巨细胞、嗜中性白细胞继续出现，纤始形成疏松的纤维囊腔维囊腔形成，增厚A8.6 结果评价A8. 6. 1 2周和12周时，出现无反应或轻度反应，表明材料是可接受的。在2周时无组织反应或轻度反应，但在12周时组织反应增加到中度或重度反应，则不能接受。A8. 6. 2 在2周和12周时组织反应均为中度.是不能接受的，在2周时为中度反应，而在12周时变为无反应或轻度反应，是可以接受的。A8. 6. 3 任时间出现重度反应都是不能接受的。A8. 6. 4 比较对照植入物和试验植人物，引起的组织反应均应符合

23、以上三条规定。A9致敏试验按GB11749-89中A4致敏试验。附录B(标准的附录)HA涂层结巅度试验方法结晶良好的HA粉料完全由结晶态HA组成，其X射线衍射(XRD)谱呈尖锐的特征峰。等离子喷涂过程使一部分HA转变为非晶态，因而HA涂层含晶态和非晶态磷酸钙盐，其XRD谱曲非晶态的弥散峰和品态的尖锐特征峰组成。结晶良好的HA粉末和等离子喷涂HA涂层的XRD谱如图6所示。HA粉末可视为完全由结晶态组成，其结晶度为100%。设HA粉末XRD谱中2e=3035范围内特征峰下方所困面积为儿，HA涂层XRD谱中结晶态特征峰所围面积为凡，则HA涂层结晶度为:c=导. . . . . . . . . . .

24、 . . . . . . . (Bl) -, 用相同测试条件分别记录等离子喷涂用HA粉末和HA涂层试样的XRD谱，计算出儿和扎，按式(Bl)计算出结晶度c.! l J YY 0304-1998 R, 35 四30 35 30 28 a) b) 图BlHA粉a)和HA涂层b)的XRD谱附豪C(标准的附录)HA涂层-敏基抗拉强度试瞌方法试样和加载装置如阁Cl所示，试样用铁加工，其余部分可用不锈钢加工制作。试样的HA涂层和拉伸加载装置的端面用粘结剂粘结在一起，待粘结剂固化后，试样和加载装置一起在经鉴定合格的材料试验机上进行拉伸试验。加载速度lmm/min，直至试样和加载装置扯离为止，记下扯离时的最大

25、荷载，该荷载除以试样端面积即为HA涂层和铁基间的抗拉强度。每次测试样5只，其算术平均值应符合4. 2. 3规定。经基确灰石涂层柏结剂加载装置拉力=22, I A I 0 : I I I I -d-试样ou zz=JF ，、，、图Cl粘结强度测试用试样和加载装置抗拉强度测试中，粘结剂类型对测试结果有明显影响，应选择本身内聚强度和粘结强度均大于涂层铁基体粘结强度的粘结剂，否则测试值可能偏小。还应注意选择对涂层渗透性较小的较粘稠的粘结剂，lt2 YY 0304-1998 否则粘结剂渗透到涂层-铁基体界面，也会显著改变测试结果。附录D(标准的附录)HA涂层援基确灰石含量试验方法在用等离子喷涂技术在铁基

26、体表面上制作HA涂层时，通常有少量HA发生相变，主要转化为磷酸三钙(TC凹，结果在HA涂层的X射线衍射谱(XRD)中出现TCP特征峰。实验表明.HA和TCP混合物中HA和TCP的重量比近似等于混合物的XRD谱中它们各自的最强峰的峰高比。记录HA涂层样品在300-32.50(26)范围内的XRD谱，扫描速度0.20/min。选择适当的计数率，使HA的最强峰(31.80)接近记录纸的满度。测量HA涂层的XRD谱中HA的最强峰(31.80)峰高lHA和TCP的最强峰(30.70)峰高ITcp，按式(01)计算HA涂层援基磷灰石含量。垣基磷灰石含量(%)=一二IHA一X100. . . . . . . . . (Dl) HA +ITcp 16:3