一种制备载氧化铈纳米粒子功能膜层的纯钛种植体材料的方法与流程

本发明涉及一种制备用于糖尿病缺牙患者的种植体材料的方法，具体讲是一种制备载氧化铈纳米粒子功能膜层的纯钛种植体材料的方法。

背景技术：

基于骨整合理论的口腔种植修复已成为最理想的牙齿缺损或缺失的修复方式。既往文献显示，口腔种植支持的固定或活动义齿的五年成功率达90％-100％，对于无口腔并发症及全身健康的患者十年成功率可达95％以上。然而，糖尿病等全身系统性疾病会影响种植体骨整合的发生，一直以来都是种植修复的相对禁忌证。据统计，糖尿病患者钛金属种植体失败率高达10％-20％，远高于普通人群(1％-3％)，极大地限制了种植修复技术的推广应用。

糖尿病(diabetesmellitus,dm)是一种以慢性高血糖为特征的内分泌代谢综合征。2012年全球糖尿病患者的人数已超过3.7亿，预计2030年将增至5.52亿。其中中国的糖尿病患者人数居全球之首，2013年调查统计人数为1.14亿。在糖尿病病理条件下，全身小血管和微血管病变等会影响骨愈合和骨代谢，从而造成种植体较差的初期稳定性和较低的骨整合率。糖尿病还会导致种植体周围骨组织形成减少、愈合时间长、新生骨不成熟；即使能在局部形成部分骨整合，却无法进行功能性修复，远期成功率明显降低。虽然积极控制血糖、局部应用胰岛素、降钙素等干预可以提高种植体周围骨形成，但是种植体骨整合率并没有得到明显改善。因此糖尿病缺牙患者的种植修复一直是临床治疗难点，如何改善糖尿病患者种植骨整合，提高种植修复的成功率是口腔种植研究领域亟待解决的难题。

目前通常通过控制糖尿病人的血糖水平以及控制感染来提高糖尿病患者种植体成功率，也有报道通过对种植体表面进行处理，如紫外照射、壳聚糖涂布等方式，或者诱导相关生长因子高表达的方式来提高糖尿病患者种植体成功率。但是，改善糖尿病患者种植骨整合，提高种植修复的成功率的问题仍然没有解决。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种制备载氧化铈纳米粒子功能膜层的纯钛种植体材料的方法。

本发明方法制备的载氧化铈纳米粒子功能膜层的纯钛种植体材料，它是由纯钛与含有氧化铈纳米粒子和明胶的悬液制备而成。

优选地，所述纯钛表面每平方毫米复合1ul-5ul的悬液。进一步优选地，所述纯钛的表面每平方毫米复合4ul-5ul的悬液。

优选地，所述悬液每1l含有5nmol～15nmol氧化铈纳米粒子和浓度为0.2％(m/v)的明胶。

本发明制备载氧化铈纳米粒子功能膜层的纯钛种植体材料的方法，步骤如下：

(1)取纯钛与氧化铈纳米粒子；

(2)对纯钛表面进行微弧氧化处理，得处理后的纯钛；

(3)将氧化铈纳米粒子均匀分散于明胶溶液中，制成悬液；

(4)将步骤(3)的悬液滴加于步骤(2)处理后的纯钛表面，振荡器处理，即可。

步骤(1)中，所述氧化铈纳米粒子按照如下方法制备：取硝酸铈溶液加入到草酸二甲酯溶液中，加入炭黑，搅拌均匀，加热反应，将所得产物经过滤、洗涤、干燥，置于坩埚内焙烧，即得氧化铈纳米粒子。

步骤(2)中，所述微弧氧化处理的工作参数为：电解液是含有0.2mol/l醋酸钙和0.04mol/l甘油磷酸钠的溶液，工作电压350v-450v，频率500-700hz，占空比8％，处理时间5min。

步骤(3)中，所述悬液每1l含有5nmol～15nmol氧化铈纳米粒子和浓度为0.2％(m/v)的明胶。

步骤(4)中，所述纯钛表面每平方毫米复合1ul-5ul的悬液。进一步优选地，所述纯钛的表面每平方毫米复合4ul-5ul的悬液。

步骤(4)中，所述震荡器处理是采用旋转式振荡器处理，振荡频率为50～80转/min，处理时间为10min。

根据现有文献报道，氧化铈纳米粒子具有清除自由基的功能，在生物医学领域应用非常广泛，但目前尚未见到cnps应用于口腔种植修复领域的报道。而本发明将种植体表面微弧氧化膜层负载cnps能够促进糖尿病种植体骨结合的新策略，为预防和降低糖尿病缺牙患者种植修复失败率、改善临床治疗效果提供新思路。

本发明方法制备的载cnps的种植体材料可以促进糖尿病人的骨整合，可以作为糖尿病人的口腔修复材料使用，效果优良，临床应用前景良好。

显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

附图说明

图1cnps的高分辨透射电镜观察

图2多孔陶瓷膜层表面形貌的肉眼观察(a)及sem观察(b)

具体实施方式

实施例1本发明载cnps的种植体材料的制备及其性质检测

1、制备方法

(1)cnps(氧化铈纳米粒子)制备

室温下将5ml0.2mol/l的硝酸铈溶液加入到10ml0.2mol/l的草酸二甲酯溶液中，同时加入0.05g-1g的炭黑，搅拌均匀。将此溶液加热至60℃，反应20h。将所得产物经过滤、洗涤、干燥，置于坩埚内，在空气气氛中经700℃焙烧2h，即得ceo2纳米粉体(即氧化铈纳米粒子)。

得到的纳米氧化铈粒子如图1所示。

(2)载cnps功能膜层纯钛试样的制备

采用商业医用ta2纯钛，加工成φ＝14mm，厚度为1mm的圆片试样(体外实验)及φ3.75mm*8mm的柱状种植体(体内实验)，进行mao(微弧氧化)处理制备多孔陶瓷膜层。mao工作参数：电解液是含有0.2mol/l醋酸钙和0.04mol/l甘油磷酸钠的溶液，工作电压350v-450v，频率500-700hz，占空比8％，处理时间5min。处理后的表面如图2所示。

然后将cnps均匀分散于0.2％(cnps的浓度可为5-15nmol/l)(w/v)的明胶溶液中制成悬液(1l悬液中，cnps的浓度为5nmol/l-15nmol/l，明胶的浓度即为0.2％)，依次滴加100μl、200μl，300μl，400μl，500μl于多孔膜层试样表面(样品大小固定，为直径4mm，长度8mm，样品表面积100mm²)，置于旋转式振荡器处理(振荡频率为50～80转/min)10min，得到载cnps功能膜层的种植体材料。

2、生物学评价

取本发明制备的

进行了细胞毒性，热源和致敏试验，结果如下：

细胞毒性0级，无细胞毒性；

致敏试验结果发现，试验组动物皮肤无红斑、水肿，与生理盐水组相同，阳性对照组动物均出现显著的红斑和水肿，激发后24h皮肤水肿显著，红斑中度或重度。试验组动物记分为0，阴性对照组动物记分为0，阳性对照组动物记分大于1，试验组与阴性对照组动物致敏记分统计学上比较无差异，表明材料的致敏试验反应为阴性；

热原试验结果发现，试验中的三只兔每只的体温升高均为0.6℃以下，且三只兔体温升高总数在1.2℃以下。

实验结果说明，本发明方法制备的载cnps的种植体材料无细胞毒性，无致敏性和无热原性。

以下用实验例的方式来验证本发明的有益效果：

实验例1本发明载cnps的种植体材料的修复效果

糖尿病兔模型建立，取6月龄雄性新西兰兔，戊巴比妥钠静脉注射麻醉后，缓慢注射四氧嘧啶。于注药后数小时皮下注射50g/l葡萄糖溶液，预防低血糖，并在24h内提供100g/l葡萄糖饮水。建模期间每24h检测1次血糖。建模后正常饲养6周，每周测量血糖及体质量。以空腹血糖稳定在13.9mmol/l以上视为建模成功。

对照组：

对照组1：医用ta2纯钛，φ4mm*8mm的柱状种植体

对照组2：mao处理后医用ta2纯钛，φ4mm*8mm的柱状种植体(体内实验)，进行mao处理制备多孔膜层。mao工作参数：电解液为0.2mol/l醋酸钙和0.04mol/l甘油磷酸钠，工作电压400v，频率600hz，占空比8％，处理时间5min。

试验组：mao处理后医用ta2纯钛样品分别滴加cnps悬液为50μl、100μl、200μl、300μl、400μl、500μl。

植入实验：实验动物糖尿病兔给予速眠新肌注麻醉，于双侧股骨髁下外侧、胫骨结节上内侧做切口，电钻备洞(双侧4mm*8mm的骨缺损，每侧两处)，一侧植入两枚种植体。分层缝合、关闭创口。12周后进行骨体积分数和骨接触率分析。

结果如表1所示。可见，50ul样品与对照样无显著区别，500ul与400ul无显著区别，表明当cnps的量在100-500ul时，对糖尿病兔成骨具有明显的促进作用。

表1不同样品的成骨分析结果

与三个对照组相比，本发明材料1，2，3，4，5的骨体积分数与骨接触率均有显著提高。

实验结果说明，本发明方法制备的载cnps的种植体材料可以促进糖尿病模型的骨修复，而且与纯钛对照以及另外两种方法处理后的材料相比，本发明载cnps的种植体材料的效果优良，优选cnps悬液滴加体积为400～500μl的种植体材料。

综上，本发明方法制备的载cnps的种植体材料可以促进糖尿病人的骨修复，可以作为糖尿病人的口腔修复材料使用，效果优良，临床应用前景良好。