口腔醫學院牙醫學系彭子祐老師學術分享:聚醚醚酮生醫高分子材料於牙科贗復與植體學的應用

健康從口腔開始。維持身體健康所需的各種營養素都需要靠口腔進食來維持,隨著年齡增長,缺牙是不可避免之現象,當缺牙發生時若沒有裝戴假牙,周圍的骨骼及組織會逐漸萎縮,進而使得臉部輪廓局部塌陷,加劇老態樣貌,因此牙科贗復治療對於患者而言不論是身體或心理上都很重要。【右圖:口腔醫學院牙醫學系彭子祐助理教授,於2020年中華民國牙體技術學會國際學術研討會暨牙技器材博覽會中演講】

鈦合金(金屬)與氧化鋯(陶瓷)材料,因為具有良好的生物相容性被廣泛應用於牙科材料領域。不過,金屬材料在口內潮濕環境較容易有離子釋放的問題,可能會導致金屬過敏患者產生毒性或過敏反應;氧化鋯雖然已是最熱門的牙科材料,但它具有高硬度並非良好的緩衝材料,做為贗復物(假牙)或人工牙根時仍有斷裂的風險存在。

聚醚醚酮(polyetheretherketone,以下簡稱為PEEK)是亞苯基環通過醚鍵和羰基連接而成的半結晶熱塑性聚合物,具有卓越的機械性能和化學穩定性,且加工成型效果佳,成為可以替代金屬、陶瓷的新興材料。PEEK無毒、質輕、耐腐蝕且具良好的緩衝減震性,更重要的是它被稱為是最接近人體骨骼的生醫材料,各項材料性質均與人類骨骼及硬組織極為接近,因此近年來在醫學及牙科領域都備受矚目。

彭子祐助理教授的研究著重於PEEK於牙科贗復與植體學的應用,透過有限元素分析與疲勞試驗,評估PEEK的機械性能與抗疲勞性,實驗結果得知PEEK具有充足的機械強度且長時間使用後幾乎不會發生變形,證實其於口腔醫療應用之可行性(註1)。此外,彭老師的研究團隊測定了口腔常見細菌(轉糖鏈球菌、放線桿菌)於PEEK上之生物膜生成狀況,實驗結果顯示,細菌在PEEK之貼附狀況極低,這表示當PEEK應用於牙科贗復物或植體支柱時口腔微生物或細菌不易堆積(註2)。【左圖:彭子祐老師著手製作口腔贗復物】

另外也透過細胞存活率檢測評估了PEEK與人類口腔黏膜纖維母細胞的活性、毒性及貼附狀況,並測定了PEEK的前發炎性基因表現。實驗結果顯示,PEEK與鈦合金或氧化鋯均具有相當的上皮生物反應,且PEEK發生發炎或感染現象的可能性也較低,由此可知PEEK是極具發展潛力的植體支柱材料(註3)。在未來,實驗室將持續探討PEEK於牙科的應用性,希望藉由改質強化PEEK材料,近一步將PEEK製作為塗料增加其他牙科材料的緩衝減震性,以提供患者更多元的醫療選擇性。(文/研究發展處整理)

【註】

1.Peng, T.-Y., Y. Ogawa, H. Akebono, et al., Finite-element analysis and optimization of the mechanical properties of polyetheretherketone (PEEK) clasps for removable partial dentures. Journal of Prosthodontic Research, 2020. 64(3): p. 250-256. (https://doi.org/10.1016/j.jpor.2019.07.012)

2.Peng, T.-Y., D.-J. Lin, Y. Mine, et al., Biofilm formation on the surface of (poly)ether-ether-ketone and in vitro antimicrobial efficacy of photodynamic therapy on peri-implant mucositis. Polymers (Basel), 2021. 13(6): p. 940. (https://doi.org/10.3390/polym13060940)

3.Peng, T.-Y., Y.-H. Shih, S.-M. Hsia, et al., In vitro assessment of the cell metabolic activity, cytotoxicity, cell attachment, and inflammatory reaction of human oral fibroblasts on polyetheretherketone (PEEK) implant–abutment. Polymers (Basel), 2021. 13(17): p. 2995. (https://doi.org/10.3390/polym13172995)

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