一種覆蓋有抗菌肽層的牙科種植體的製作方法
2023-10-08 18:42:59
本發明屬於牙種植體技術領域，具體涉及一種覆蓋有抗菌肽層的牙科種植體。
背景技術：
隨著牙種植體技術的不斷發展，和被醫患者廣泛的認可，也是近年口腔醫學裡發展最快的一個專業，不斷取得突破性進展，正在為更多的牙疾患者提供專業幫助。然而，不得不承認的另一現狀是，現有的介入裝置植入體內後很容易發生感染。主要的感染機制是進入體內的細菌首先粘附在材料表面，由於體內豐富的營養環境，細菌發生繁殖，形成了一層保護性的生物膜。生物膜的存在使得醫用裝置引發的感染尤為難治。
Roos.Jansaker等對種植術後患者進行多年的隨訪，以存在探診出血同時未出現骨質喪失為診斷標準進行臨床病例統計，結果顯示，種植體周黏膜炎的發病率約為79％；甚至有研究表明，約有超過90％的種植體出現過探診出血。而種植體周圍炎可導致種植體周骨組織的缺損、喪失，如不及時治療可導致種植體的鬆動脫落。
生物活性肽是蛋白質中20個天然胺基酸以不同組成和排列方式構成的從二肽到複雜的線性、環形結構的不同肽類的總稱，是源於蛋白質的多功能化合物。活性肽具有多種人體代謝和生理調節功能，易消化吸收，有促進免疫、激素調節、抗菌、抗病毒、降血壓、降血脂等作用。
由於牙種植體表面的主要成分通常處理為帶負電狀態。並將含有電正性基團的聚合物如殼聚糖與牙種植體表面有較好的黏附作用。另外含有與羥基互為氫鍵給體/受體的基團的聚合物，如海藻酸鈉、羥丙基纖維素等也可能與牙種植體表面有一定的黏附作用。
所以，牙種植體對材料的表面性質要求非常高。因此，探索新型的牙種植體表面改性方法逐漸成為了種植領域的科研方向。
技術實現要素：
為解決上述技術問題所採用的技術方案是：公開一種覆蓋有抗菌肽層的牙科種植體，所述人工牙種植體外表面設置有螺紋，所述人工牙種植體兩端分別為頸部和頭部，其特徵在於，所述頭部的外表面上設置有螺旋狀自攻槽，所述螺旋狀自攻槽的螺旋方向與螺紋螺旋方向相同，所述螺旋狀自攻槽的螺紋升角與螺紋的螺紋升角不同，所述抗菌肽層為覆蓋於螺紋表面的，基層為二氧化鈦納米管陣列層，再由正電荷殼聚糖層和負電荷透明質酸鈉層交替組裝，外層負載硫酸軟骨素層和抗菌肽層組成的結構。
對於上述技術方案，優選的情況下，所述的覆蓋有抗菌肽層的牙科種植體，其中，所述抗菌肽層包括以下操作步驟：
(1)將表面為二氧化鈦納米管陣列層的牙種植體清洗備用；
(2)製備0.5～5mg/ml的殼聚糖溶液：濃度為0.5mg/ml透明質酸鈉溶液；
(3)將步驟(1)所述的牙種植體浸沒於步驟(2)所得殼聚糖溶液中10～20min，以使牙種植體表面帶上正電荷；再用去離子水充分清洗；
(4)將步驟(3)所述的牙種植體浸沒於濃度為0.5mg/ml透明質酸鈉溶液中5～10min，以使牙種植體表面帶上負電荷；再用去離子水充分清洗；
根據需要組裝的層數，重複步驟(3)、(4)和(3)即可得到帶有不同層數塗層的牙種植體；
(5)將步驟(4)所述的牙種植體在濃度為2mg/mL的硫酸軟骨素硫酸鈉鹽溶液中浸泡5～15min，溶液體系控制pH值為6，再用去離子水充分清洗後自然乾燥；再將塗覆有硫酸軟骨素的牙種植體浸泡於pH值為7，濃度為0.5mg/mL的抗菌肽溶液中5～15min，再用去離子水充分清洗後自然乾燥，獲得塗覆有硫酸軟骨素層-抗菌肽層複合層的材料。
對於上述技術方案，優選的情況下，所述的覆蓋有抗菌肽層的牙科種植體，其中，所述的清洗是指去離子水，乙醇和丙酮超聲清洗，用氮氣吹乾後，放於真空乾燥箱中，在60℃的條件下乾燥24小時。
對於上述技術方案，優選的情況下，所述的覆蓋有抗菌肽層的牙科種植體，其中，所述的殼聚糖的脫乙醯度為50～98％，Mw為100～1500kDa。
對於上述技術方案，優選的情況下，所述的覆蓋有抗菌肽層的牙科種植體，其中，所述的殼聚糖溶液為將殼聚糖溶解在0.3～3％的乙酸溶液中，配成0.5～5mg/ml的殼聚糖溶液，將所得溶液與液體石蠟混合，體積比為0.1～0.4，並加入體積濃度為0.5～1％的司盤80，同時加入分散劑硬脂酸鎂，司盤80與硬脂酸鎂的質量比為2～4∶1，攪拌所得油包水乳液，向其中加入5～10mg/ml的交聯劑香草醛1ml，40℃～60℃攪拌狀態下反應4～6小時後；靜置取上清液；再將所得的殼聚糖微粒以水懸浮，添加少量的冰醋酸溶液，磁力攪拌器攪拌條件下，再加入NaCl，使其終濃度達到0.15M；該溶液帶正電荷。
對於上述技術方案，優選的情況下，所述的覆蓋有抗菌肽層的牙科種植體，其中，所述靜置取上清液是指，靜置12小時以上分離油水相，取下層水溶液，調節pH值為8～9，離心除去沉澱物，取上清液得到殼聚糖微粒懸浮液。
對於上述技術方案，優選的情況下，所述的覆蓋有抗菌肽層的牙科種植體，其中，所述濃度為0.5mg/ml透明質酸鈉溶液的配置方法為：稱取50mg透明質酸鈉粉劑，置於100ml的滅菌後去離子水中，在無菌密閉容器中，磁力攪拌至粉劑完全溶解，此溶液帶有負電荷。
對於上述技術方案，優選的情況下，所述自攻槽由兩個圓弧面組成，兩個圓弧面的結合部位為相切連接；所述自攻槽個數為兩個以上，所述兩個以上自攻槽均布在頭部的外表面；所述頭部為錐臺，所述頭部錐臺的大徑端靠近頸部，所述頭部遠離頸部的一端為圓弧面；所述頸部為錐臺，所述頸部錐臺的大徑端靠近頭部；所述自攻槽的深度自頭部錐臺的小徑端向頭部錐臺的大徑端逐漸變淺。
對於上述技術方案，優選的情況下，所述盲孔與種植體同軸，所述盲孔包括同軸順次連接的圓錐孔、梅花形孔、圓柱孔和螺紋孔，所述圓錐孔靠近盲孔開口端，所述圓錐孔為符合莫氏圓錐面的圓錐孔；所述梅花形孔為橫截面為梅花形通孔。
本發明的創新特徵是：
本發明所製備的帶有不同層數塗層的牙種植體。其塗層主要依靠陽離子與陰離子相互之間的靜電引力，在種植體固體表面形成有序排列的分子塗層，因為殼聚糖和透明質酸AMPCol層是具有良好生物降解性和生物相容性的生物材料。由於表層硫酸軟骨素層-抗菌肽層複合層結構的存在，具有持久、高效的殺菌、抗感染能力，其抗菌、抗凋亡活性，能夠支持多種細胞(如成骨細胞、軟骨細胞)的粘附、存活、生長與分化，具有廣闊的應用前景。
附圖說明
圖1為本發明種植體的主視圖；
具體實施方式
下述非限制性實施例可以使本領域的普通技術人員更全面地理解本發明，但不以任何方式限制本發明。任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思進行等同替換或改變均屬於本發明保護範疇。
配置濃度為0.5mg/ml透明質酸鈉溶液；
稱取50mg透明質酸鈉粉劑，置於100ml的滅菌後去離子水中，在無菌密閉容器中，磁力攪拌至粉劑完全溶解。此溶液帶有負電荷。
配置濃度為0.5mg/mL抗菌肽溶液
稱取5mg抗菌肽，將其溶解於10mL去離子水中，製備成pH值為7，濃度為0.5mg/mL抗菌肽溶液。
下述實施例中，所用的人工牙種植體具有以下結構特徵：
所述人工牙種植體外表面設置有螺紋，如圖1所示，該種植體外表面設置有螺紋，種植體兩端分別為頸部6和頭部5，頭部5的外表面上設置有螺旋狀自攻槽2，螺旋狀自攻槽2的螺旋方向與螺紋的螺旋方向均為右旋，螺旋狀自攻槽2的螺紋升角大於螺紋的螺紋升角。自攻槽2由第一圓弧面3和第二圓弧面4構成，第一圓弧面3和第二圓弧面4的結合部位為相切連接，能夠避免角度開槽在拐角處的應力集中，提高種植體強度。本實施例頭部5為錐臺，頭部錐臺的錐度錐面與水平面的夾角約為80°，頭部5錐臺的大徑端靠近頸部6，頭部5遠離頸部6的一端為圓弧面1；頸部6為錐臺，頸部6錐臺的大徑端靠近頭部5。自攻槽2的深度自頭部5錐臺的小徑端向頭部5錐臺的大徑端逐漸變淺，自攻槽2的容積和螺紋擠壓後與骨組織體積一致。所述抗菌肽層為覆蓋於螺紋表面的，基層為二氧化鈦納米管陣列層，再由正電荷殼聚糖層和負電荷透明質酸鈉層交替組裝，外層負載硫酸軟骨素層和抗菌肽層組成的結構。
實施例1
(1)將表面為二氧化鈦納米管陣列層的牙種植體，依次用去離子水，乙醇和丙酮超聲清洗，用氮氣吹乾後，放於真空乾燥箱中，在60℃的條件下乾燥24小時，放置備用；
(2)將殼聚糖溶解在0.3％的乙酸溶液中，配成0.5mg/ml的殼聚糖溶液，所述的殼聚糖的脫乙醯度為50％，Mw為1000kDa。
(3)將步驟(2)所得溶液與液體石蠟混合，體積比為0.1，並加入體積濃度為0.5％的司盤80，同時加入分散劑硬脂酸鎂，司盤80與硬脂酸鎂的質量比為2∶1，室溫下攪拌1小時以上，形成均勻的油包水乳液；
(4)在將步驟(3)所得油包水乳液中加入5mg/ml的交聯劑香草醛1ml，40℃攪拌狀態下反應4小時，得到殼聚糖微粒；
(5)將步驟(4)所得產物靜置12小時以上分離油水相，取下層水溶液，調節pH值為8，離心除去沉澱物，取上清液得到殼聚糖微粒懸浮液
(6)向去離子水中加入步驟(5)所得的殼聚糖微粒懸浮液，添加lml的冰醋酸溶液，磁力攪拌器攪拌條件下，再加入NaCl，使其終濃度達到0.15M；該溶液帶正電荷；
實施例2
(1)將表面為二氧化鈦納米管陣列層的牙種植體，依次用去離子水，乙醇和丙酮超聲清洗，用氮氣吹乾後，放於真空乾燥箱中，在60℃的條件下乾燥24小時，放置備用；
(2)將殼聚糖溶解在3％的乙酸溶液中，配成5mg/ml的殼聚糖溶液，所述的殼聚糖的脫乙醯度為98％，Mw為1500kDa。
(3)將步驟(2)所得溶液與液體石蠟混合，體積比為0.4，並加入體積濃度為1％的司盤80，同時加入分散劑硬脂酸鎂，司盤80與硬脂酸鎂的質量比為4∶1，室溫下攪拌1小時以上，形成均勻的油包水乳液；
(4)在將步驟(3)所得油包水乳液中加入10mg/ml的交聯劑香草醛1ml，60℃攪拌狀態下反應6小時，得到殼聚糖微粒；
(5)將步驟(4)所得產物靜置12小時以上分離油水相，取下層水溶液，調節pH值為9，離心除去沉澱物，取上清液得到殼聚糖微粒懸浮液
(6)向去離子水中加入步驟(5)所得的殼聚糖微粒懸浮液，添加lml的冰醋酸溶液，磁力攪拌器攪拌條件下，再加入NaCl，使其終濃度達到0.15M；該溶液帶正電荷；
實施例3
將實施例1中步驟(1)處理得到的牙種植體浸沒於上文實施例1和2所述的殼聚糖溶液中10～20min，以使牙種植體表面帶上正電荷；再用去離子水充分清洗；
將上述清洗後的牙種植體浸沒於上文所述的濃度為0.5mg/ml透明質酸鈉溶液中10～20min，以使牙種植體表面帶上負電荷；再用去離子水充分清洗；
處理得到的牙種植體浸沒於上文實施例1和2所述的殼聚糖溶液中10～20min，以使牙種植體表面帶上正電荷；再用去離子水充分清洗；
根據需要組裝的層數，重複實施例3的步驟2次以上，即可得到帶有不同層數塗層的牙種植體。
實施例4
將實施例3中根據需要組裝不同層數塗層的牙種植體，在濃度為2mg/mL的硫酸軟骨素硫酸鈉鹽溶液(帶有負電荷的多糖溶液)中浸泡10～20min，溶液體系控制pH值為6，再用去離子水充分清洗後自然乾燥；
將塗覆該有硫酸軟骨素的材料浸泡於pH值為7，濃度為0.5mg/mL的抗菌肽溶液中15min，再用去離子水充分清洗後自然乾燥，獲得塗覆有硫酸軟骨素層-抗菌肽層複合層的材料。
針對上述方法製備獲得的牙種植體，進行表面接觸角分析，其結果從親水性和潤溼性上也證實了塗層的存在。根據分析可知，本發明所製備的帶有不同層數塗層的牙種植體。其塗層主要依靠陽離子與陰離子相互之間的靜電引力，在種植體固體表面形成有序排列的分子塗層，因為殼聚糖和透明質酸是具有良好生物降解性和生物相容性的生物材料。由於表層硫酸軟骨素層-抗菌肽層複合層結構的存在，具有持久、高效的殺菌、抗感染能力，其抗菌、抗凋亡活性，能夠支持多種細胞(如成骨細胞、軟骨細胞)的粘附、存活、生長與分化，具有廣闊的應用前景。