一种牙科种植体及其表面制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种牙科种植体及其表面制备方法，所述牙科种植体以医用钛或钛合金为基材，在其表面原位自聚合生成强粘附的聚多巴胺仿生涂层，获得一种具有优良生物活性的牙科种植体表面。本发明在种植体表面在表面紧密粘附一层薄的蛋白类似物（聚多巴胺），能够提高表面亲水性以及耐腐蚀性能，有效加强成骨细胞在种植体表面的黏附与铺展、碱性磷酸酶活性，加快种植体早期骨整合的速度，实现使材料和生物体界面牢固结合，从而提高种植体的稳定性和成功率。
【专利说明】
-种牙科种植体及其表面制备方法
技术领域
[0001] 本发明设及牙科种植体材料领域，特别设及一种牙科种植体及其生物活性表面处 理方法。
【背景技术】
[0002] 口腔种植材料是指植入到口腔颂面部组织内替代缺失的牙齿、缺损的骨组织W及 骨组织崎形的矫正，W恢复患者的生理外形和功能的生物材料。种植体植入人体内，材料表 面的物理化学性质及表面结构会显著的影响细胞的黏附、伸展、生长、增殖W及细胞的活性 和导向。铁及铁合金具有良好的机械性能和一定的生物相容性使得其在临床应用广泛，但 是铁是生物惰性材料，其本身仍然不具备生物功能，且在体内长期服役后表面发生腐蚀，游 离出来的金属离子会进入组织中使其变质。为了提高种植体的耐蚀性和生物活性，诱导与 骨组织形成生物性结合，对种植体进行表面改性，使得其表面获得特定的物理形貌，化学组 成W及生物化学修饰被证明是一种进一步提高种植体功效的方式。
[0003] 海洋贻贝可W分泌一种超强粘性的腺液，运种腺液可W在海水中固化成为足丝 腺，其主要成分是贻贝黏附蛋白（Mussel a化ensive proteins,MAPS)，而MAPs富含大量的 贻贝足丝蛋白-5(M}ftilus foot protein 5，Mfp-5)，其中Mfp-5被认为是实现MAPs粘附力 的关键因素，Μ巧-5的氨基酸序列中又有30%的心多己胺和赖氨酸残基。运二者被认为在粘 附性中发挥着重要的作用。多己胺(dopamine, 3,4-二径基苯丙胺)是心多己胺的儿茶酪衍 生物，在溶液中可W发生氧化自聚反应，且自聚产物呈现出了超强的粘附性能。多己胺由于 其特殊的仿生性能被认为是一种简单且通用性强的材料表面改性方法，即在pH为8.5的 化is溶液中，加入盐酸多己胺，在氧气的条件下，自聚成聚多己胺。聚多己胺的沉积对于材 料的表面、尺寸、外形没有限制，且条件溫和，因此适用范围很广。聚多己胺膜层的厚度一般 从几纳米到几十纳米不等，且可W通过改变条件控制厚度。产生的聚多己胺膜厚表面含有 大量的氨基、径基等官能团，为后续的二次改性和修饰提供了一个良好的平台。
【发明内容】
[0004] 为了提高现有牙种植体表面的生物活性，解决改性涂层结合强度普遍较低等的不 足，本发明的目的在于提供一种牙科种植体及其生物活性表面处理方法，获得一种表面具 有仿生特性强粘附生物涂层的牙科种植体，使牙种植体表面获得更好的亲水性，蛋白质吸 附等能力，从而提高牙科种植体的长期稳定性和成功率。
[0005] 本发明提供一种牙科种植体，包括铁基材及其表面原位自聚合生成的强粘附聚多 己胺仿生涂层，所述铁基材为医用纯铁或铁合金，所述聚多己胺仿生表面膜层均匀粘附铺 展，含氨基、径基官能团，其中氮碳比为0.1~0.2,厚度为10~20nm。
[0006] -种制备上述的牙科种植体的方法，其特征在于，包括：
[0007] (1)医用铁基体清洗:将种植体依次经过丙酬、无水乙醇、去离子水各超声清洗15 分钟，自然干燥；W及
[000引（2)将步骤（1)处理后的牙科种植体浸泡在1~2mg/ml多己胺溶液中，多己胺原位 自聚合从而制得强粘附聚多己胺仿生表面，所述1~2mg/ml多己胺溶液由盐酸多己胺溶解 于lOmmol/LS径甲基氨基甲烧溶液中制得，其中Ξ径甲基氨基甲烧溶液由Imol/L的盐酸溶 液调节pH至8.5，反应溫度为室溫，反应时间为12~2地。
[0009] 本发明的有益效果：
[0010] 1.本发明提供了一种简单的表面处理技术方案，无需对种植体表面形貌做过多处 理，在任何形状表面均能够得到结合力很强的稳定生物活性涂层；
[OOW 2.在铁基材表面快速原位自聚合生成一层薄的蛋白类似物(聚多己胺），制备工艺 简单，并且能够提高表面亲水性，W及牙种植体的耐腐蚀性能，加快种植体早期骨整合的速 度，实现使材料和生物体界面牢固结合，从而提高种植体的稳定性和成功率。
【附图说明】
[0012] 图1为本发明中牙科种植体生物活性表面构建路线图。
[0013] 图2为本发明中医用铁基材(a) W及聚多己胺生物活性表面(b)原子力显微镜照 片；
[0014] 图3为本发明中使用的医用铁基材(a) W及聚多己胺生物活性表面(b)亲水角照 片；
[0015] 图4为本发明中使用的医用铁基材(a) W及聚多己胺生物活性表面(b)的X射线光 电子能谱及其具体成分含量；
[0016] 图5为医用铁基材(a)和本发明的牙科种植体(b)在电位极化过程中腐蚀电流变化 曲线，在人体电位下，腐蚀电流密度越低，耐蚀性能越佳；
[0017] 图6为小鼠成骨细胞MC3T3-E1分别在医用铁基材(a) W及聚多己胺生物活性表面 (b)培养2天的细胞形态巧光染色图片，其中蓝色的为细胞核，绿色的为肌动蛋白，红色的为 纽蛋白；
[0018] 图7为在医用铁基材（Ti)W及聚多己胺生物活性表面（D-Ti)的小鼠成骨细胞 MC3T3-E1培养2天的碱性憐酸酶活性结果。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，运些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可W对本发明作各种改动或修改，运些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0020] 实施例1
[0021 ] -种牙科种植体，其表面通过W下方法处理：
[0022] (1)选用医用纯铁作为基体，并进行表面清洗:依次经过丙酬、无水乙醇、去离子水 各超声清洗15分钟，自然干燥；
[0023] (2)配置多己胺自聚合前驱溶液:去离子水为溶剂，分别配置lOmmol/LS^甲基氨 基甲烧溶液W及Imol/L的盐酸溶液，向配置好的Ξ径甲基氨基甲烧溶液中逐滴加入盐酸溶 液直至调节pH值为8.5;将得到的Ξ径甲基氨基甲烧缓冲液作为溶剂，配置2mg/ml的盐酸多 己胺溶液；
[0024] (3)将步骤（1)处理后的牙科种植体垂直完全浸泡于步骤(2)配置的盐酸多己胺溶 液中，磁力揽拌溶液并在通氧环境下浸泡12小时，随后在去离子水中冲洗，自然干燥，即可 得到本发明中的具有生物活性表面的牙科种植体。
[0025] 图2为本发明中医用铁基材(a) W及聚多己胺生物活性表面(b)原子力显微镜照 片。从图中可W看到未沉积膜层的铁基材表面光滑，粗糖度仅为〇.397nm，而沉积聚多己胺 膜层后，其表面凹凸不平，呈现明显的颗粒沉积形貌，粗糖度为1.565nm，种植体的表面粗糖 度得到提高；
[0026] 图3为本发明中使用的医用铁基材(a) W及聚多己胺生物活性表面(b)亲水角照 片。聚多己胺膜层的沉积降低了种植体表面与水的接触角，说明表面亲水性得W提高；
[0027] 图4为本发明中使用的医用铁基材(a) W及聚多己胺生物活性表面(b)的X射线光 电子能谱，其具体成分含量百分比由下表列出。从全谱中可W观察到，医用铁基材(a)谱图 上主要有Ti、0还有C的峰，而聚多己胺生物活性表面（b)可W观察到N( Is)的峰出现，且C (Is)峰的强度也大大增强，氮碳比为0.103,接近多己胺理论的氮碳比（0.125)，说明聚多己 胺膜在种植体表面成功沉积；
[002引
[0029] 图5为纯铁对照组和本发明中牙科种植体在0.9wt%氯化钢溶液中的极化曲线。可 W清晰地看到在阳极部分都有很宽的纯化区，但是本发明中牙科种植体的纯化电流密度在 整个阳极区都要小于纯铁对照组，说明复合生物活性表面提高了牙科种植体的耐蚀性，有 利于种植体的长期稳定性；
[0030] 图6为小鼠成骨细胞MC3T3-E1分别在医用铁基材(a) W及聚多己胺生物活性表面 (b)培养2天的细胞形态巧光染色图片，其中蓝色的是细胞核，绿色的是肌动蛋白，红色的为 纽蛋白。当细胞培养两天后，医用铁基材上生长的细胞比较铺展但在边缘处却呈现出收缩 的形态，相比之下，有聚多己胺膜层的表面上生长的细胞表现出明显的延伸状态，且边缘处 可W看到大量的丝状伪足，同时有少量的纽蛋白的表达。运说明聚多己胺膜层有利于细胞 的粘附与生长；
[0031] 图7为在医用铁基材（Ti)w及聚多己胺生物活性表面（D-Ti)的小鼠成骨细胞 MC3T3-E1培养2天的碱性憐酸酶活性结果。碱性憐酸酶是细胞成骨分化过程的产物，常用于 说明细胞的成骨活性。图中可见经过2天的培养，聚多己胺生物活性种植体表面的碱性憐酸 酶活性高于对照组，表明本发明中种植体表面有利于细胞的成骨分化。
[0032] 实施例2
[0033] 一种牙科种植体，其表面通过W下方法处理：
[0034] (1)选用医用纯铁作为基体，并进行表面清洗:依次经过丙酬、无水乙醇、去离子水 各超声清洗15分钟，自然干燥；
[0035] (2)配置多己胺自聚合前驱溶液:去离子水为溶剂，分别配置lOmmol/LS径甲基氨 基甲烧溶液W及Imol/L的盐酸溶液，向配置好的Ξ径甲基氨基甲烧溶液中逐滴加入盐酸溶 液直至调节pH值为8.5;将得到的Ξ径甲基氨基甲烧缓冲液作为溶剂，配置1.5mg/ml的盐酸 多己胺溶液；
[0036] (3)将步骤（1)处理后的牙科种植体垂直完全浸泡于步骤(2)配置的盐酸多己胺溶 液中，磁力揽拌溶液并在通氧环境下浸泡12小时，随后在去离子水中冲洗，自然干燥，即可 得到本发明中的具有生物活性表面的牙科种植体。
[0037] 实施例3
[0038] 一种牙科种植体，其表面通过W下方法处理：
[0039] (1)选用医用纯铁作为基体，并进行表面清洗:依次经过丙酬、无水乙醇、去离子水 各超声清洗15分钟，自然干燥；
[0040] (2)配置多己胺自聚合前驱溶液:去离子水为溶剂，分别配置lOmmol/LS^甲基氨 基甲烧溶液W及Imol/L的盐酸溶液，向配置好的Ξ径甲基氨基甲烧溶液中逐滴加入盐酸溶 液直至调节pH值为8.5;将得到的Ξ径甲基氨基甲烧缓冲液作为溶剂，配置1.5mg/ml的盐酸 多己胺溶液；
[0041] (3)将步骤（1)处理后的牙科种植体垂直完全浸泡于步骤(2)配置的盐酸多己胺溶 液中，磁力揽拌溶液并在通氧环境下浸泡18小时，随后在去离子水中冲洗，自然干燥，即可 得到本发明中的具有生物活性表面的牙科种植体。
[0042] 实施例4
[0043] -种牙科种植体，其表面通过W下方法处理：
[0044] (1)选用医用纯铁作为基体，并进行表面清洗:依次经过丙酬、无水乙醇、去离子水 各超声清洗15分钟，自然干燥；
[0045] (2)配置多己胺自聚合前驱溶液:去离子水为溶剂，分别配置lOmmol/LS^甲基氨 基甲烧溶液W及Imol/L的盐酸溶液，向配置好的Ξ径甲基氨基甲烧溶液中逐滴加入盐酸溶 液直至调节pH值为8.5;将得到的Ξ径甲基氨基甲烧缓冲液作为溶剂，配置2mg/ml的盐酸多 己胺溶液；
[0046] (3)将步骤（1)处理后的牙科种植体垂直完全浸泡于步骤(2)配置的盐酸多己胺溶 液中，磁力揽拌溶液并在通氧环境下浸泡24小时，随后在去离子水中冲洗，自然干燥，即可 得到本发明中的具有生物活性表面的牙科种植体。
【主权项】
1. 一种牙科种植体，其特征在于:所述牙科种植体包括钛基材及其表面原位自聚合生 成的强粘附聚多巴胺仿生涂层，所述钛基材为医用纯钛或钛合金，所述聚多巴胺仿生表面 膜层均匀粘附铺展，含氨基、羟基官能团，其中氮碳比为0.1~0.2,厚度为10~20 nm。2. -种制备权利要求1所述的牙科种植体的表面制备方法，其特征在于，包括： (1) 医用钛基体清洗:将种植体依次经过丙酮、无水乙醇、去离子水各超声清洗15分钟， 自然干燥；以及 (2) 将步骤（1)处理后的牙科种植体浸泡在1~2 mg/ml多巴胺溶液中，多巴胺原位自聚 合从而制得强粘附聚多巴胺仿生表面，所述1~2 mg/ml多巴胺溶液由盐酸多巴胺溶解于10 mmoI/L三羟甲基氨基甲烷溶液中制得，其中三羟甲基氨基甲烷溶液由I mo 1/L的盐酸溶液 调节pH至8.5，反应温度为室温，反应时间为12~24 h。
【文档编号】A61L27/06GK105879115SQ201610346189
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】董超芳, 章彦娴, 王喆, 肖葵, 张达威, 李晓刚, 杨瑟飞
【申请人】北京科技大学