具有BMP/PLA緩釋塗層的種植體的製作方法

2023-07-27 17:08:26

本發明屬於生物醫用植入物領域，具體涉及一種具有BMP/PLA緩釋塗層的種植體及其構建方法。

背景技術：

鈦金屬具有良好的生物相容性、力學性能和機械加工潛力等優點，目前作為牙種植材料在口腔科廣泛應用。然而，鈦本身具有生物惰性，被植入機體後，引發癒合時間長、生物活性低，誘導骨修復能力差等問題。為了提高其生物活性，目前大多採用等離子噴塗、離子濺射、電泳、微波燒結等技術改造種植體表面的微觀物理形貌和化學成分，形成具有較好生物相容性的粗糙多孔表面，並提高了種植體育骨組織的結合強度，但此類種植體與骨組織之間仍然是物理性結合，但無骨誘導性能，與周圍組織的生物相容性低，臨床上口腔種植治療的周期相當長，給患者的生活帶來諸多不便。近年來，在改造種植體表面的微觀物理形貌的基礎上，在其表面製備或塗覆生物活性分子塗層或薄膜，達到促進成骨細胞的增殖和分化來促使新骨的形成，縮短了治療周期。

骨形態發生蛋白(BMP)為高效骨誘導因子，可在骨修復早期通過誘導未分化間充質細胞和骨髓基質細胞不可逆分化為軟骨細胞和成骨細胞而誘導新骨形成。目前，將BMP作為生物活性分子引入種植體表面的研究很多，但由於BMP吸附的量很有限，在生理條件下短時間內被快速釋放或吸收降解，因此無法在局部發揮持續剌激和誘導成骨的作用，其生物活性難以得到充分發揮。

技術實現要素：

鑑於上述現有技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種具有BMP/PLA緩釋複合塗層的種植體及其構建方法。

本發明的技術方案如下：

一種具有BMP/PLA緩釋複合塗層的種植體，所述種植體的外表面設置有螺紋，所述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；所述種植體外表面具有鈦基底層，所述鈦基底層外表面具有二氧化鈦基層，所述二氧化鈦基層的外表面塗覆有BMP/PLA複合塗層。

在上述技術方案中，所述的種植體的BMP/PLA緩釋複合塗層的製備方法包括以下步驟：

(1)將鈦金屬種植體表面用200、300、600和2000目砂紙逐級打磨，清洗，在60℃烘乾；

(2)用75μmTiO2顆粒，通過噴嘴對種植體表面進行噴砂處理；

(3)將噴砂處理後的種植體置於氫氟酸與鹽酸組成的混合酸蝕劑中進行表面刻蝕處理，取出種植體超聲清洗，室溫自然乾燥；

(4)將進行表面刻蝕處理、乾燥後的種植體置於60℃、5mol/L NaOH溶液孵育24-48h，用水超聲清洗、乾燥後，在600℃下處理1-2h；

(5)將高溫處理後的種植體在紫外線下消毒24-48h；

(6)將聚乳酸溶於CH3Cl3，加入蒸餾水製成乳化液，將步驟(5)中紫外線消毒好的種植體，在無菌條件下浸入聚乳酸乳化液中，置於通風處蒸發水和溶劑，重複上述操作數次，得聚乳酸塗層種植體；

(7)聚乳酸塗層種植體浸入1-3mg/mL BMP-2溶液中，在4℃下放置24-48h，真空冷凍乾燥。

進一步地，在本發明的上述技術方案中，在步驟(2)中，所述的噴砂處理條件為：壓縮空氣壓力為0.3-0.4MPa，噴嘴離種植體表面的距離為5-10cm，噴射時間為2-10s。

進一步地，在本發明的上述技術方案中，在步驟(3)中，所述的混合酸蝕劑為47％的HF與38％的HCl以體積比1:1混合的混合液。

進一步地，在本發明的上述技術方案中，在步驟(3)中，所述的表面刻蝕處理溫度為60℃，刻蝕處理時間為10-20min。

進一步地，在本發明的上述技術方案中，在步驟(7)中，每隔12小時換BMP-2溶液一次。

進一步地，在本發明的上述技術方案中，所述BMP-2溶液的製備步驟為：將BMP-2溶解於pH值為7.0的PBS或溶解於SBF溶液中。

進一步地，在上述技術方案中，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。

進一步地，在上述技術方案中，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。

聚乳酸(polylacticacid，PLA)為一種重要聚酯類可生物降解高分子聚合物，其主鏈含有不穩定易被水解或酶解的化學鍵，從而能在生物體內水解脫酯，生成乳酸單體，在體內乳酸脫氫酶的作用下生成丙酮酸，作為能量代謝物質參與三羧酸循環，終產物為Н2О和СО2，經肺、腎、皮膚排洩。聚乳酸具有良好的機械性能和生物相容性，其三維多孔結構和可生物降解性使其成為BMP等生長因子的重要緩釋支架材料

本發明結合採用多種表面處理技術，對種植體的鈦金屬表面進行表面處理，有效提高了種植體表面的粗糙度和表面能，增強材料表面的活性，增加了BMP蛋白的載荷量和聚乳酸對表面的結合強度，同時利用聚乳酸的支架性能，構建BMP-2/PLA塗層，通過PLA自身降解調節BMP-2的緩慢釋放，促進種植體與周圍骨組織的早期骨癒合。BMP-2/PLA塗層表面不斷更新，組織細胞粘附生長，促進種植體與周圍骨組織的整合，縮短治療周期。

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。下述實施例中，如無特殊說明，所使用的實驗方法均為常規方法，所用試劑等均可從化學公司購買。

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。所述種植體外表面具有鈦基底層，所述鈦基底層外表面具有二氧化鈦基層，所述二氧化鈦基層的外表面塗覆有BMP/PLA複合塗層。

實施例1

一種具有BMP/PLA緩釋複合塗層的種植體，其中所述BMP/PLA緩釋複合塗層按照如下方法製備得到：

(1)將鈦金屬種植體表面用200、300、600和2000目砂紙逐級打磨，清洗，在60℃烘乾；

(2)用75μmTiO2顆粒，通過噴嘴對種植體表面進行噴砂處理，所述的噴砂處理條件為：壓縮空氣壓力為0.3-0.4MPa，噴嘴離種植體表面的距離為5cm，噴射時間為5s；

(3)將噴砂處理後的種植體置於氫氟酸與鹽酸組成的混合酸蝕劑中進行表面刻蝕處理，刻蝕處理溫度為60℃，刻蝕處理時間為10min，取出種植體超聲清洗，室溫自然乾燥；

(4)將進行表面刻蝕處理、乾燥後的種植體置於60℃、5mol/L NaOH溶液孵育24h，用水超聲清洗後，乾燥後600℃下處理1h；

(5)將高溫處理後的種植體在紫外線下消毒24h；

(6)將聚乳酸溶於CH3Cl3，加入蒸餾水製成乳化液，將步驟(5)中紫外線消毒好的種植體，在無菌條件下浸入聚乳酸乳化液中，置於通風處蒸發水和溶劑，重複上述操作數次，得聚乳酸塗層種植體；

(7)聚乳酸塗層種植體浸入1mg/mL BMP-2溶液中，在4℃下放置24h，真空冷凍乾燥，每隔12小時換液一次；

其中，在步驟(3)中，所述的混合酸蝕劑為47％的HF與38％的HCl以體積比1:1混合的混合液；在步驟(7)中將BMP-2溶解於pH值為7.0的SBP溶液中，得BMP-2溶液。

複合塗層的厚度為10.8μm，用ELISA法檢測複合塗層體外釋出BMP-2的量，測定結果顯示，塗層在PBS溶液中浸泡4周後，釋放出了總重量的75％。

實施例2

一種具有BMP/PLA緩釋複合塗層的種植體，其中所述BMP/PLA緩釋複合塗層按照如下方法製備得到：

(1)將鈦金屬種植體表面用200、300、600和2000目砂紙逐級打磨，清洗，在60℃烘乾；

(2)用75μmTiO2顆粒，通過噴嘴對種植體表面進行噴砂處理，所述的噴砂處理條件為：壓縮空氣壓力為0.3-0.4MPa，噴嘴離種植體表面的距離為10cm，噴射時間為10s；

(3)將噴砂處理後的種植體置於氫氟酸與鹽酸組成的混合酸蝕劑中進行表面刻蝕處理，刻蝕處理溫度為60℃，刻蝕處理時間為20min，取出種植體超聲清洗，室溫自然乾燥；

(4)將進行表面刻蝕處理、乾燥後的種植體置於60℃、5mol/L NaOH溶液孵育48h，用水超聲清洗後，乾燥後600℃下處理1h；

(5)將高溫處理後的種植體在紫外線下消毒48h；

(6)將聚乳酸溶於CH3Cl3，加入蒸餾水製成乳化液，將步驟(5)中紫外線消毒好的種植體，在無菌條件下浸入聚乳酸乳化液中，置於通風處蒸發水和溶劑，重複上述操作數次，得聚乳酸塗層種植體；

(7)聚乳酸塗層種植體浸入3mg/mL BMP-2溶液中，在4℃下放置48h，真空冷凍乾燥，每隔12小時換液一次；

其中，在步驟(3)中，所述的混合酸蝕劑為47％的HF與38％的HCl以體積比1:1混合的混合液；在步驟(7)中將BMP-2溶解於pH值為7.0的PBS緩衝液中。

複合塗層的厚度為12.1μm，用ELISA法檢測複合塗層體外釋出BMP-2的量，測定結果顯示，塗層在PBS溶液中浸泡4周後，釋放出了總重量的80％。