本发明属于牙科种植体材料
技术领域：
，涉及一种具有亲水抗菌性能的牙种植体。
背景技术：
：钛种植体因其良好的生物相容性和优异的机械性能在牙、颌面器官缺损修复领域应用越来越广泛，以纯钛或钛合金为主的钛基生物材料成为目前口腔种植体的首选材料。影响骨整合的因素很多，其中种植体的表面性能尤为重要，已成为近年的研究重点，物理法主要是指种植体表面超微结构的改变，包括喷砂酸蚀、电解蚀刻、激光处理和表面陶瓷化等。喷砂酸蚀表面粗化技术优化了种植体表面的超微结构，提高骨组织与种植体表面之间的机械锁颌能力；化学法主要通过在钛表面形成羟基磷灰石这一重要结构，是一种骨仿生材料，具有良好的生物相容性和骨引导作用，包括溶胶-凝胶法、等离子喷涂法、离子束辅助沉积技术和电化学沉积法等；生物化学法是通过将特定的蛋白、酶或肽固定于种植体表面，来诱导成骨细胞增殖分化，更为直接有效地促进骨结合。目前常用的生物活性分子包括三大类：蛋白类、生长因子和活性肽。参照中国专利cn111728726a公开的一种牙科种植体和种植牙及其制备方法，该种植牙沿轴向方向分为颈部区域及本体区域两部分，通过控制表面微观结构使得本体区域具有成骨特性，但是现有技术制备的牙种植体的亲水性和抗菌性还有待提高。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种具有亲水抗菌性能的牙种植体。本发明解决的技术问题：现有技术制备的牙种植体的亲水性和抗菌性还有待提高。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种具有亲水抗菌性能的牙种植体，包括钛基材和抗菌涂层；该具有亲水抗菌性能的牙种植体由如下步骤制得：步骤a1，将钛基材依次经过丙酮、无水乙醇、去离子水各超声清洗15min，自然干燥；步骤a2，将清洗后的钛基材进行阳极氧化处理，表面原位氧化形成纳米管结构的二氧化钛薄膜，再置于马弗炉内煅烧；步骤a3，将煅烧后的钛基材的表面涂覆抗菌涂层，并置于45-55℃下干燥5-6h，得到具有亲水抗菌性能的牙种植体。进一步，步骤a2所述阳极氧化处理采用恒压直流方式，反应温度为25℃，电解液为丙三醇溶液，其中含有质量分数0.5-1％的氟化铵和质量分数2-50％的去离子水。所述抗菌涂层由如下步骤制得：步骤s1，向三口烧瓶中加入甲基丙烯酸羟乙酯、三乙醇胺和无水四氢呋喃，搅拌均匀后，向其中加入含2-氯-2-氧-1，3，2-二氧磷杂环戊烷的四氢呋喃溶液，在-20℃条件下回流反应3-5h，得到中间体1，升温至60℃，向中间体1中加入质量分数70-80％三甲胺溶液，回流反应15-20h，得到中间体2；反应过程如下：步骤s2，将2，2，5，5-四甲基-4-咪唑烷酮加入烧瓶中，加入丙酮，将烧瓶置于油浴中预热，待2，2，5，5-四甲基-4-咪唑烷酮溶解后，加入碳酸钾，回流40-50min后加入1，3-二氯丙烷，继续加热回流12-16h，减压蒸馏除去丙酮后加入乙酸乙酯，再用去离子水洗涤2-3次，制得中间体3；反应过程如下：步骤s3，向三口烧瓶中加入中间体3和三苯基膦，加入苯甲醇，通入氮气，打开磁力搅拌器，控制搅拌速率180-200rpm，温度120℃，反应16-18h，得到中间体4；反应过程如下：步骤s4，向三口烧瓶中加入质量分数80％的丙烯酸溶液和中间体4，在氮气氛围中，升温至45℃回流反应30-40min，再加入交联剂、引发剂，继续反应3h，再升温至80℃反应2h，再放入110-120℃烘箱中干燥16-20h，得到中间体5；反应过程如下：步骤s5，向中间体2、中间体5、甲氧基聚乙烯醚和甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯中加入无水乙醇溶解，向其中加入含引发剂的四氢呋喃溶液，在氮气氛围下，升温至60℃回流反应20-24h，用旋转蒸发仪将溶液浓缩至原溶液的十分之一，将浓缩的溶液滴加到无水乙醚中，搅拌20-30min，以除去引发剂和未反应完的物质，再分别用质量分数80％的乙醇溶液、乙醚沉析，50-60℃干燥5-6h，得到中间体6；反应过程如下：步骤s6，将中间体6加入三口烧瓶中，加入去离子水分散，而后向其中滴加质量分数37％的盐酸溶液调节ph至5-6，加入ag-zno纳米粒子，升温至60-65℃回流反应6-8h，得到抗菌涂层。进一步，步骤s1所述甲基丙烯酸羟乙酯、三乙醇胺、无水四氢呋喃、含2-氯-2-氧-1，3，2-二氧磷杂环戊烷的四氢呋喃溶液、三甲胺溶液的用量比为0.15-0.22mol：0.15-0.22mol：200-220ml：100ml：20.45-22.31g，含2-氯-2-氧-1，3，2-二氧磷杂环戊烷的四氢呋喃溶液由无水四氢呋喃和2-氯-2-氧-1，3，2-二氧磷杂环戊烷按照用量比100ml：0.15-0.22mol混合而成。进一步，步骤s2所述2，2，5，5-四甲基-4-咪唑烷酮、丙酮、碳酸钾、1，3-二氯丙烷的用量比为3.89-4.12g：200-220ml：15.6-16.2g：21.2-22.3g。进一步，步骤s3所述中间体3、三苯基膦、苯甲醇的用量比为5.31-5.42g：3.45-3.56g：40-45ml。进一步，步骤s4所述丙烯酸溶液、中间体4的质量比为1：0.03-0.05，交联剂的用量为丙烯酸和中间体4总质量的0.15％，交联剂为二乙胺基丙胺，引发剂的用量为丙烯酸和中间体4总质量的0.2％，引发剂为过氧化二异丙苯。进一步，步骤s5所述的中间体2、中间体5、甲氧基聚乙烯醚、甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯、无水乙醇、含引发剂的四氢呋喃溶液的用量为0.53-0.56g：0.87-0.92g：0.67-0.71g：0.06-0.08ml：45ml：5ml，引发剂的用量为中间体2、中间体5、甲氧基聚乙烯醚和甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯总质量的2％，引发剂为偶氮二异丁腈。进一步，步骤s6所述中间体6、去离子水、ag-zno纳米粒子的质量比为1：20-25：0.06-0.08。所述ag-zno纳米粒子由如下步骤制得：向三口烧瓶中加入质量分数85％的乙醇溶液，油浴加热至80℃，向其中加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后，加入乙酸锌溶液，反应10-15min后，加入硝酸银溶液，反应20-30min，冷却至室温进行离心分离，离心后的产物用去离子水和无水乙醇分别洗涤2-3次，得到ag-zno纳米粒子。进一步，所述乙醇溶液、聚乙烯吡咯烷酮、乙酸锌溶液、硝酸银溶液的用量比为80-85ml：2.2-2.5g：0.8-1ml：4.1-4.3ml，乙酸锌溶液的浓度为0.034mol/l，硝酸银溶液的浓度为0.034mol/l。本发明的有益效果：本发明的目的在于提供一种具有亲水抗菌性能的牙种植体，该牙种植体包括钛基材以及其表面涂覆的抗菌涂层，使钛基材表面形成微纳米级粗糙结构，有利于抑制细菌繁殖的同时能够有效增大种植体表面与骨组织接触面积，增强骨和种植体的咬合作用；抗菌涂层包括聚合物和ag-zno纳米粒子，聚合物是由磷酸胆碱类脂质、聚丙烯酸、甲氧基聚乙烯醚和甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯共聚形成的聚合物，该磷酸胆碱类脂质属于两性离子的脂质，是构成许多种类型细胞的不对称脂质膜的外层细胞膜表面的主要构成成分，两性离子的特征在于它的同一个分子内含有等量的正电荷和负电荷，因而保证整个分子整体上为电中性，这种两性离子的性质从本质上使得这种材料能在头部基团结合上大量的结合水，使得蛋白质与材料进行可逆的接触时不发生构象的变化，从而赋予了涂层的生物相容性，更具备仿生性能，更易于被生物体接受；其次甲氧基聚乙烯醚的界面张力低，(ch2ch2o)链节可以和三个水分子结合成水合聚氧乙烯链，在固体/水界面，聚氧乙烯与水分子产生强烈的相互作用，使其向水相扩散，形成水合聚氧乙烯层，一方面与水结合形成水合peo链，以位阻排斥作用阻碍血液组分的吸附，另一方面水合peo链的快速运动可以影响血液-牙种植体材料界面的微区流动力学性质，即与柔性peo链段结合的水微流阻止蛋白质在材料表面的停滞、粘附与变性；此外，对聚丙烯酸进行改性，接枝抗菌基团，其中2，2，5，5-四甲基-4-咪唑烷酮发生卤代反应生成卤胺，卤胺与三苯基膦通过共价键结合起来，形成卤胺-季膦盐型抗菌剂，含有正电荷的p+与细菌接触，破坏细胞膜，使蛋白质变性，阻碍dna的复制繁殖，达到抗菌效果，ag-zno纳米粒子对抗菌性能起到增益效果，银纳米粒子主要是通过与酶、蛋白质或dna相互作用来抑制细胞增殖，从而达到灭活细菌的结构。纳米银通过与细菌的呼吸酶结合来杀死细菌，纳米银粒子与细菌蛋白酶中带负电荷的巯基发生反应，蛋白酶因巯基的丧失迅速失去活性变性，细菌无法呼吸、代谢及繁殖，直至死亡，达到灭菌效果；纳米zno在含水介质中会释放出锌离子，它能穿透细胞膜，然后与细菌接触，锌离子缓慢释放。游离的锌离子破坏细胞膜的同时会与细菌体内蛋白酶上的巯基结合，破坏细菌的结构和蛋白酶的活性，也会影响细菌的电子传递系统，从而起到抗菌、杀菌的作用，因此本发明制备的牙种植体具有优异的亲水、抗菌性能。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1抗菌涂层由如下步骤制得：步骤s1，向三口烧瓶中加入0.15mol甲基丙烯酸羟乙酯、0.15mol三乙醇胺和200ml无水四氢呋喃，搅拌均匀后，向其中加入100ml含0.15mol2-氯-2-氧-1，3，2-二氧磷杂环戊烷的四氢呋喃溶液，在-20℃条件下回流反应3h，得到中间体1，升温至60℃，向中间体1中加入20.45g质量分数70％三甲胺溶液，回流反应15h，得到中间体2；步骤s2，将3.89g2，2，5，5-四甲基-4-咪唑烷酮加入烧瓶中，加入200ml丙酮，将烧瓶置于油浴中预热，待2，2，5，5-四甲基-4-咪唑烷酮溶解后，加入15.6g碳酸钾，回流40min后加入21.2g1，3-二氯丙烷，继续加热回流12h，减压蒸馏除去丙酮后加入乙酸乙酯，再用去离子水洗涤2次，制得中间体3；步骤s3，向三口烧瓶中加入5.31g中间体3和3.45g三苯基膦，加入40ml苯甲醇，通入氮气，打开磁力搅拌器，控制搅拌速率180rpm，温度120℃，反应16h，得到中间体4；步骤s4，向三口烧瓶中加入质量分数80％的丙烯酸溶液和中间体4，在氮气氛围中，升温至45℃回流反应30min，再加入二乙胺基丙胺、过氧化二异丙苯，继续反应3h，再升温至80℃反应2h，再放入110℃烘箱中干燥16h，得到中间体5，其中丙烯酸溶液、中间体4的质量比为1：0.03，二乙胺基丙胺的用量为丙烯酸和中间体4总质量的0.15％，引过氧化二异丙苯的用量为丙烯酸和中间体4总质量的0.2％；步骤s5，向0.53g中间体2、0.87g中间体5、0.67g甲氧基聚乙烯醚和0.06ml甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯中加入45ml无水乙醇溶解，向其中加入5ml含0.04g偶氮二异丁腈的四氢呋喃溶液，在氮气氛围下，升温至60℃回流反应20h，用旋转蒸发仪将溶液浓缩至原溶液的十分之一，将浓缩的溶液滴加到无水乙醚中，搅拌20min，以除去引发剂和未反应完的物质，再分别用质量分数80％的乙醇溶液、乙醚沉析，50℃干燥5h，得到中间体6；步骤s6，将中间体6加入三口烧瓶中，加入去离子水分散，而后向其中滴加质量分数37％的盐酸溶液调节ph至5，加入ag-zno纳米粒子，升温至60℃回流反应6h，得到抗菌涂层，其中中间体6、去离子水、ag-zno纳米粒子的质量比为1：20：0.06。实施例2抗菌涂层由如下步骤制得：步骤s1，向三口烧瓶中加入0.18mol甲基丙烯酸羟乙酯、0.18mol三乙醇胺和210ml无水四氢呋喃，搅拌均匀后，向其中加入100ml含0.18mol2-氯-2-氧-1，3，2-二氧磷杂环戊烷的四氢呋喃溶液，在-20℃条件下回流反应4h，得到中间体1，升温至60℃，向中间体1中加入20.45g质量分数75％三甲胺溶液，回流反应17h，得到中间体2；步骤s2，将3.95g2，2，5，5-四甲基-4-咪唑烷酮加入烧瓶中，加入210ml丙酮，将烧瓶置于油浴中预热，待2，2，5，5-四甲基-4-咪唑烷酮溶解后，加入15.9g碳酸钾，回流45min后加入21.8g1，3-二氯丙烷，继续加热回流14h，减压蒸馏除去丙酮后加入乙酸乙酯，再用去离子水洗涤3次，制得中间体3；步骤s3，向三口烧瓶中加入5.38g中间体3和3.49g三苯基膦，加入42ml苯甲醇，通入氮气，打开磁力搅拌器，控制搅拌速率190rpm，温度120℃，反应17h，得到中间体4；步骤s4，向三口烧瓶中加入质量分数80％的丙烯酸溶液和中间体4，在氮气氛围中，升温至45℃回流反应35min，再加入二乙胺基丙胺、过氧化二异丙苯，继续反应3h，再升温至80℃反应2h，再放入115℃烘箱中干燥18h，得到中间体5，其中丙烯酸溶液、中间体4的质量比为1：0.04，二乙胺基丙胺的用量为丙烯酸和中间体4总质量的0.15％，引过氧化二异丙苯的用量为丙烯酸和中间体4总质量的0.2％；步骤s5，向0.55g中间体2、0.89g中间体5、0.69g甲氧基聚乙烯醚和0.07ml甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯中加入45ml无水乙醇溶解，向其中加入5ml含0.045g偶氮二异丁腈的四氢呋喃溶液，在氮气氛围下，升温至60℃回流反应22h，用旋转蒸发仪将溶液浓缩至原溶液的十分之一，将浓缩的溶液滴加到无水乙醚中，搅拌25min，以除去引发剂和未反应完的物质，再分别用质量分数80％的乙醇溶液、乙醚沉析，55℃干燥5h，得到中间体6；步骤s6，将中间体6加入三口烧瓶中，加入去离子水分散，而后向其中滴加质量分数37％的盐酸溶液调节ph至5，加入ag-zno纳米粒子，升温至63℃回流反应7h，得到抗菌涂层，其中中间体6、去离子水、ag-zno纳米粒子的质量比为1：23：0.07。实施例3抗菌涂层由如下步骤制得：步骤s1，向三口烧瓶中加入0.22mol甲基丙烯酸羟乙酯、0.22mol三乙醇胺和220ml无水四氢呋喃，搅拌均匀后，向其中加入100ml含0.22mol2-氯-2-氧-1，3，2-二氧磷杂环戊烷的四氢呋喃溶液，在-20℃条件下回流反应5h，得到中间体1，升温至60℃，向中间体1中加入20.45g质量分数80％三甲胺溶液，回流反应20h，得到中间体2；步骤s2，将4.12g2，2，5，5-四甲基-4-咪唑烷酮加入烧瓶中，加入220ml丙酮，将烧瓶置于油浴中预热，待2，2，5，5-四甲基-4-咪唑烷酮溶解后，加入16.2g碳酸钾，回流50min后加入22.3g1，3-二氯丙烷，继续加热回流16h，减压蒸馏除去丙酮后加入乙酸乙酯，再用去离子水洗涤2次，制得中间体3；步骤s3，向三口烧瓶中加入5.42g中间体3和3.56g三苯基膦，加入45ml苯甲醇，通入氮气，打开磁力搅拌器，控制搅拌速率200rpm，温度120℃，反应18h，得到中间体4；步骤s4，向三口烧瓶中加入质量分数80％的丙烯酸溶液和中间体4，在氮气氛围中，升温至45℃回流反应40min，再加入二乙胺基丙胺、过氧化二异丙苯，继续反应3h，再升温至80℃反应2h，再放入120℃烘箱中干燥20h，得到中间体5，其中丙烯酸溶液、中间体4的质量比为1：0.05，二乙胺基丙胺的用量为丙烯酸和中间体4总质量的0.15％，引过氧化二异丙苯的用量为丙烯酸和中间体4总质量的0.2％；步骤s5，向0.56g中间体2、0.92g中间体5、0.71g甲氧基聚乙烯醚和0.08ml甲基丙烯酸三甲氧基硅丙酯中加入45ml无水乙醇溶解，向其中加入5ml含0.05g偶氮二异丁腈的四氢呋喃溶液，在氮气氛围下，升温至60℃回流反应24h，用旋转蒸发仪将溶液浓缩至原溶液的十分之一，将浓缩的溶液滴加到无水乙醚中，搅拌30min，以除去引发剂和未反应完的物质，再分别用质量分数80％的乙醇溶液、乙醚沉析，60℃干燥6h，得到中间体6；步骤s6，将中间体6加入三口烧瓶中，加入去离子水分散，而后向其中滴加质量分数37％的盐酸溶液调节ph至6，加入ag-zno纳米粒子，升温至65℃回流反应8h，得到抗菌涂层，其中中间体6、去离子水、ag-zno纳米粒子的质量比为1：25：0.08。对比例4ag-zno纳米粒子由如下步骤制得：向三口烧瓶中加入80ml质量分数85％的乙醇溶液，油浴加热至80℃，向其中加入2.2g聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后，加入0.8ml0.034mol/l乙酸锌溶液，反应10min后，加入4.1ml0.034mol/l硝酸银溶液，反应20min，冷却至室温进行离心分离，离心后的产物用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次，得到ag-zno纳米粒子。对比例5ag-zno纳米粒子由如82ml质量分数85％的乙醇溶液，油浴加热至80℃，向其中加入2.3g聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后，加入0.9ml0.034mol/l乙酸锌溶液，反应13min后，加入4.2ml0.034mol/l硝酸银溶液，反应25min，冷却至室温进行离心分离，离心后的产物用去离子水和无水乙醇分别洗涤2次，得到ag-zno纳米粒子。对比例6ag-zno纳米粒子由如下步骤制得：向三口烧瓶中加入85ml质量分数85％的乙醇溶液，油浴加热至80℃，向其中加入2.5g聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后，加入1ml0.034mol/l乙酸锌溶液，反应15min后，加入4.3ml0.034mol/l硝酸银溶液，反应30min，冷却至室温进行离心分离，离心后的产物用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，得到ag-zno纳米粒子。实施例7该具有亲水抗菌性能的牙种植体由如下步骤制得：步骤a1，将钛基材依次经过丙酮、无水乙醇、去离子水各超声清洗15min，自然干燥；步骤a2，将清洗后的钛基材进行阳极氧化处理，表面原位氧化形成纳米管结构的二氧化钛薄膜，再置于马弗炉内煅烧，其中阳极氧化处理采用恒压直流方式，反应温度为25℃，电解液为丙三醇溶液，其中含有质量分数0.5％的氟化铵和质量分数2％的去离子水；步骤a3，将煅烧后的钛基材的表面涂覆抗菌涂层，并置于45℃下干燥5h，得到具有亲水抗菌性能的牙种植体。实施例8该具有亲水抗菌性能的牙种植体由如下步骤制得：步骤a1，将钛基材依次经过丙酮、无水乙醇、去离子水各超声清洗15min，自然干燥；步骤a2，将清洗后的钛基材进行阳极氧化处理，表面原位氧化形成纳米管结构的二氧化钛薄膜，再置于马弗炉内煅烧，其中阳极氧化处理采用恒压直流方式，反应温度为25℃，电解液为丙三醇溶液，其中含有质量分数0.7％的氟化铵和质量分数20％的去离子水；步骤a3，将煅烧后的钛基材的表面涂覆抗菌涂层，并置于50℃下干燥6h，得到具有亲水抗菌性能的牙种植体。实施例9该具有亲水抗菌性能的牙种植体由如下步骤制得：步骤a1，将钛基材依次经过丙酮、无水乙醇、去离子水各超声清洗15min，自然干燥；步骤a2，将清洗后的钛基材进行阳极氧化处理，表面原位氧化形成纳米管结构的二氧化钛薄膜，再置于马弗炉内煅烧，其中阳极氧化处理采用恒压直流方式，反应温度为25℃，电解液为丙三醇溶液，其中含有质量分数1％的氟化铵和质量分数50％的去离子水；步骤a3，将煅烧后的钛基材的表面涂覆抗菌涂层，并置于55℃下干燥6h，得到具有亲水抗菌性能的牙种植体。对比例1百康特牌牙种植体。对实施例7-9和对比例1做如下性能测试：(1)表面润湿性，采用美国科诺工业有限公司生产的sl200系列标准型自动接触角测量仪测试接触角；(2)细菌粘附测试，取牙种植体，超声波洗涤15min除去表面附着物，蒸馏水反复冲洗，高温消毒备用，把干燥后的牙种植体分别置于无菌试管底部，处理表面倾斜向上，向试管内注入5ml浓度为1.5×107cfu/ml的链球菌悬浮液进行孵育，轻微振荡后置于37℃湿性环境中培养1h，取出牙种植体用蒸馏水冲洗，在4℃温度条件下，将试样置于2.5％体积比的戊二醛水溶液中，固定细菌30min，取出牙种植体用蒸馏水充分冲洗，再将牙种植体置于1％质量比的丫啶橙水溶液中，室温条件下(避光)定色30min，取出牙种植体用蒸馏水冲洗牙种植体以除去多余的染料，使用荧光显微镜观察牙种植体表面的细菌粘附情况，方法为将牙种植体置于荧光显微镜400放大倍数下观察计数，随机选择5个有代表性的区域，以上实验重复两次，记下数值，测试数据如表1所示：表1实施例7实施例8实施例9对比例1接触角/°8.99.39.524.5细菌粘附数目67634由表1可知，相较于对比例1，实施例7-8制备的牙种植体的亲水性和抗菌性都更加优异。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属
技术领域：
技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。当前第1页12