一种复合型齿科种植体及其制备方法

1.本发明涉及齿科种植体的技术领域，特别是涉及一种复合型齿科种植体及其制备方法。


背景技术：

2.随着人口老龄化的严重，人均消费水平与学术推广力度的不断提高，人们对种植义齿的关注与需求与日俱增，我国种植义齿市场正处于快速发展阶段。
3.种植义齿是最理想的缺牙修复方案，被誉为“人类的第三副牙齿”。尽管目前齿科种植技术成熟，成功率高，但临床研究表明种植体周围炎的发生率仍高达22％，不仅影响种植的效果，而且可能导致种植失败，甚至严重影响种植失败部位的再植成功率。
4.目前齿科种植体为致密型种植体，其表面经喷砂、酸蚀处理形成有微纳米结构，利于骨细胞的生长，但种植体的生物活性有限，界面结合力偏弱，致密性结构也是引起界面应力集中和应力屏蔽效应的主要因素；为此，人们研发了多孔结构，可降低种植体整体的弹性模量，降低应力屏蔽效应，同时使骨组织长入孔隙，增强骨整合效果，但多孔结构的设计仍难以解决种植体周围炎问题；由此，人们继续研发了表面改性的种植体，通过在表面修饰抗菌成分或构建抗菌涂层，以提高种植体周围组织抵抗细菌侵袭感染的能力，但目前表面改性的种植体载药量受限，表面抗菌层也易发生脱落，持续时间较短，抗菌效果较差。
5.因此，如何保证种植体的植入稳定，克服应力屏蔽效应导致松动脱落问题，加快骨整合，延长抗菌效果，提高齿科种植的成功率，是目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的就在于解决上述问题而提供一种复合型齿科种植体及其制备方法。
7.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种复合型齿科种植体，包括本体，所述本体的顶部开设有沉头孔，所述本体的底部呈弧面，所述本体的底端外周设有外螺纹；所述本体上设有多孔结构，所述多孔结构内填充有复合体，所述复合体与所述本体一体设置，所述复合体为载生物活性成分的生物可降解材料，所述生物活性成分具有抗菌性和骨组织诱导再生性。
8.进一步的，所述多孔结构包括第一孔体、第二孔体及第三孔体，所述第一孔体沿所述本体的轴向开设并贯穿所述本体，所述第一孔体与所述沉头孔连通，所述第一孔体以所述本体的轴心为中心，圆周均布设有若干个；所述第二孔体沿所述本体的轴向开设并呈螺旋设置，所述第二孔体连通所述第一孔体；所述第三孔体沿所述本体的径向开设并连通所述第二孔体，所述第三孔体开设于所述外螺纹的牙底，所述第三孔体沿所述外螺纹均布设有若干个；减低弹性模量，减小应力屏蔽效应，提高骨组织长入后的结合强度。
9.进一步的，所述本体材料为纯钛或钛合金，所述本体的直径为2
‑
4mm。
10.进一步的，所述外螺纹的螺距为400
‑
1000μm。
11.进一步的，所述多孔结构的孔形为圆形或多边形，所述多孔结构的等效孔径为
200
‑
500μm。
12.进一步的，所述生物可降解材料为磷酸钙盐、硅酸钙盐、胶原、明胶、海藻酸盐、透明质酸、壳聚糖中的任意一种或至少两种的组合。
13.一种制备方法，包括以下步骤：
14.步骤一：利用通用医学软件计算患者术前的牙根三维图像，并分析缺牙部分的数据，建立本体的三维模型，调整优化参数后，将数据导入slm设备，启动slm设备，slm设备在惰性气体的保护下，完成本体的制备，取出并清理本体，分别用丙酮、乙醇及去离子水在超声波下清洗本体，置于37℃的空气下干燥待用；
15.步骤二：制备所述生物活性成分的粉体，制备所述生物可降解材料的溶液，将所述粉体均匀分散于所述溶液内，以形成悬浊液，即制得复合体的前体；
16.步骤三：将步骤一制备的本体浸渍于步骤二制备的前体中，抽真空，直至多孔结构内充满所述前体后取出本体；冷冻干燥后在惰性气体保护下煅烧，直至多孔结构内的前体融合为固体，即本体与复合体成型为一体；
17.步骤四：将步骤三中制得的本体浸渍于抗菌多肽ll
‑
37溶液中，抽真空，取出本体，冷冻干燥，即制得复合型齿科种植体。
18.进一步的，按重量份数计，将1份的碳酸锶、0.2份的碳酸铜、0.9份的无水磷酸氢钙、1.2份的无水磷酸氢二钠以及4份的无水乙醇置于容器内球磨混合，在60℃下空气干燥后将粉体过筛备用，即制得步骤二中的生物活性成分的粉体。
19.进一步的，按重量份数计，将0.15
‑
0.3份的氧化钠、0.4
‑
0.6份的五氧化二磷、0.15
‑
0.25份的氧化镁以及4份的无水乙醇置于容器内球磨混合，在60℃下空气干燥后将粉体过筛备用，即制得步骤二中的生物活性成分的粉体。
20.本发明的有益效果在于：通过在本体上设有多孔结构，多孔结构内填充有复合体，复合体与本体一体设置，复合体为载生物活性成分的生物可降解材料，生物活性成分具有抗菌性和骨组织诱导再生性；生物可降解材料在逐渐降解中持续释放出药物，极大延长了抗菌性和骨组织诱导再生性；多孔结构相比于传统的表面修饰或涂层具有明显增大的载药容量，并将复合体与本体一体设置，有效保证了载药容量以及稳定性，避免药物过快的脱落，改善种植体周围的长期抗菌效果和骨组织再生情况，有效解决种植体周围炎和骨组织吸收等问题，极大改善种植体的远期稳定性和功能性，提高齿科种植成功率；总体而言，本发明具备了结构简单、制备方便、植入稳定、抗菌效果长、有效加快骨整合以及种植成功率高的优点。
附图说明
21.图1是本发明的整体结构示意图；
22.图2是本发明中本体的整体结构示意图；
23.图3是本发明中本体的剖切示意图。
24.附图标记说明如下：
[0025]1‑
本体；11
‑
沉头孔；12
‑
外螺纹；13
‑
第一孔体；14
‑
第二孔体；15
‑
第三孔体；2
‑
复合体。
具体实施方式
[0026]
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施方式，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0027]
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0028]
实施例一
[0029]
如图1至图3所示，本实施例提供一种复合型齿科种植体，包括本体1，本体1的顶部开设有沉头孔11，本体1的底部呈弧面，本体1的底端外周设有外螺纹12；本体1上设有多孔结构，多孔结构内填充有复合体2，复合体2与本体1一体设置，复合体2为载生物活性成分的生物可降解材料，生物活性成分具有抗菌性和骨组织诱导再生性。
[0030]
多孔结构包括第一孔体13、第二孔体14及第三孔体15，第一孔体13沿本体1的轴向开设并贯穿本体1，第一孔体13与沉头孔11连通，第一孔体13以本体1的轴心为中心，圆周均布设有若干个；第二孔体14沿本体1的轴向开设并呈螺旋设置，第二孔体14连通第一孔体13；第三孔体15沿本体1的径向开设并连通第二孔体14，第三孔体15开设于外螺纹12的牙底，第三孔体15沿外螺纹12均布设有若干个。
[0031]
具体的，多孔结构一方面可降低种植体整体的弹性模量，减小应力屏蔽效应，另一方面可引导骨组织长入，提高骨整合效果；第二孔体14的螺旋式连通结构，组织长入后可与种植体形成“握手式”界面嵌合结构，组织可“紧紧握住”种植体，极大提升界面结合强度。
[0032]
优选的，生物可降解材料为磷酸钙盐、硅酸钙盐、胶原、明胶、海藻酸盐、透明质酸、壳聚糖中的任意一种或至少两种的组合。
[0033]
制备上述复合型齿科种植体的制备方法，包括以下步骤：
[0034]
步骤一：利用通用医学软件计算患者术前的牙根三维图像，并分析缺牙部分的数据，建立本体1的三维模型，调整优化参数后，本体1的直径为3mm，外螺纹12的螺纹为400μm，沉头孔11的孔形为正六边形孔，多孔结构的等效孔径为400μm，多孔结构的孔形为正六边形；将数据导入slm设备，启动slm设备，slm设备在惰性气体的保护下，完成本体1的制备，取出并清理本体1，分别用丙酮、乙醇及去离子水在超声波下清洗本体1，置于37℃的空气下干燥待用；
[0035]
步骤二：按重量份数计，将1份的碳酸锶、0.2份的碳酸铜、0.9份的无水磷酸氢钙、1.2份的无水磷酸氢二钠以及4份的无水乙醇置于容器内球磨混合，在60℃下空气干燥后将粉体过筛备用，筛网孔径小于53μm，即制得生物活性成分的粉体；然后将明胶溶于去离子水中配制质量分数为0.5～5.0％的明胶溶液，即制得生物可降解材料的溶液，将上述粉体均匀分散于该溶液中形成悬浊液，使浓度保持在为200～1500mg/ml，即制得复合体2的前体；
[0036]
步骤三：将步骤一制备的本体1浸渍于步骤二制备的前体中，抽真空，直至多孔结构内充满前体后取出本体1；冷冻干燥后在惰性气体保护下煅烧，温度保持在600℃～900
℃，直至多孔结构内的前体融合为固体，即本体1与复合体2成型为一体，该复合体2是含多级微孔结构的、碳酸锶/碳酸铜残余的磷酸铜锶基可降解材料；
[0037]
步骤四：将步骤三中制得的本体1浸渍于浓度为100～300mg/ml的抗菌多肽ll
‑
37溶液中，抽真空，取出本体1，冷冻干燥，即制得复合型齿科种植体。
[0038]
上述制备的复合型齿科种植体可持续释放具有抗菌性的ll
‑
37和铜离子，并持续释放具有成骨成血管功能的锶离子和铜离子，实现抗菌和组织诱导再生。
[0039]
实施例二
[0040]
与实施例一的区别在于，步骤一：利用通用医学软件计算患者术前的牙根三维图像，并分析缺牙部分的数据，建立本体1的三维模型，调整优化参数后，本体1的直径为2mm，外螺纹12的螺纹为1000μm，沉头孔11的孔形为正六边形孔，多孔结构的等效孔径为200μm，多孔结构的孔形为方形；将数据导入slm设备，启动slm设备，slm设备在惰性气体的保护下，完成本体1的制备，取出并清理本体1，分别用丙酮、乙醇及去离子水在超声波下清洗本体1，置于37℃的空气下干燥待用；
[0041]
步骤二：按重量份数计，将0.15
‑
0.3份的氧化钠、0.4
‑
0.6份的五氧化二磷、0.15
‑
0.25份的氧化镁以及4份的无水乙醇置于容器内球磨混合，在60℃下空气干燥后将粉体过筛备用，筛网孔径小于53μm，即制得生物活性成分的粉体；然后将壳聚糖溶于去离子水中配制质量分数为0.5～5.0％的壳聚糖溶液，即制得生物可降解材料的溶液，将上述粉体均匀分散于该溶液中形成悬浊液，使浓度保持在为200～1500mg/ml，即制得复合体2的前体；
[0042]
步骤三：将步骤一制备的本体1浸渍于步骤二制备的前体中，抽真空，直至多孔结构内充满前体后取出本体1；冷冻干燥后在惰性气体保护下煅烧，温度保持在650℃～800℃，直至多孔结构内的前体融合为固体，即本体1与复合体2成型为一体，该复合体2是含多级微孔结构的、氧化镁残余的磷酸镁基可降解材料；
[0043]
步骤四：将步骤三中制得的本体1浸渍于浓度为100～300mg/ml的抗菌多肽ll
‑
37溶液中，抽真空，取出本体1，冷冻干燥，即制得复合型齿科种植体。
[0044]
上述制备的复合型齿科种植体可持续释放具有抗菌性的ll
‑
37，并持续释放具有成骨成血管功能的镁离子，实现抗菌和组织诱导再生。
[0045]
实施例三
[0046]
与实施例一的区别在于，步骤一：利用通用医学软件计算患者术前的牙根三维图像，并分析缺牙部分的数据，建立本体1的三维模型，调整优化参数后，本体1的直径为3.5mm，外螺纹12的螺纹为600μm，沉头孔11的孔形为正六边形孔，多孔结构的等效孔径为250μm，多孔结构的孔形为方形；将数据导入slm设备，启动slm设备，slm设备在惰性气体的保护下，完成本体1的制备，取出并清理本体1，分别用丙酮、乙醇及去离子水在超声波下清洗本体1，置于37℃的空气下干燥待用；
[0047]
步骤二：将浓度为10～200mg/ml的十六烷基三甲基溴化铵溶于无水乙醇和去离子水的第一混合液体(两者体积比为6:1)中，分次先后加入正硅酸乙酯和磷酸三乙酯(两者体积比为10:1)，搅拌均匀后，直至获得白色悬浊液。按重量份数计：以0.8
‑
0.95份的硝酸锶和0.05
‑
0.2份的硝酸锌配配制第二混合溶液，逐滴加至上述白色悬浊液中并混合均匀，随后在室温静置陈化24h，离心洗涤，得到白色凝胶沉淀，将该沉淀冷冻干燥后在低温下煅烧，温度保持在500℃～600℃，从而获得掺锌介孔硅酸锶纳米粉末，即制得生物活性成分的粉体；
然后将胶原溶于柠檬酸溶液中配制质量分数为0.5～2.0％的胶原溶液，将透明质酸钠溶于去离子水中配制质量分数为0.5～2.0％的透明质酸溶液，将胶原溶液、透明质酸溶液、粉体以及抗菌多肽ll
‑
37均匀混合(比例为1ml:1ml:200mg:100μg)，即制得生物可降解材料的溶液，即制得复合体2的前体；
[0048]
步骤三：将步骤一制备的本体1浸渍于步骤二制备的前体中，抽真空，加入1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐交联剂(终浓度为0.1～2mg/ml)，在真空状态下反应6～24h，使得复合体2与本体1交联成型为一体。
[0049]
上述制备的复合型齿科种植体可持续释放具有抗菌性的ll
‑
37和锌离子，并持续释放具有成骨成血管功能的硅元素、锶离子和锌离子，实现抗菌和骨组织诱导再生；相比于实施例一，省去步骤四，并采用交联法使复合体2和本体1成型为一体，抗菌成分的药物直接在制备生物活性成分的时候同时加入，一起载入于生物可降解材料中，结合更加均匀牢靠，总载药量更高，减缓药物的释放，保持长效抗菌，制备也更加简单。
[0050]
实施例四
[0051]
与实施例一的区别在于，步骤一：利用通用医学软件计算患者术前的牙根三维图像，并分析缺牙部分的数据，建立本体1的三维模型，调整优化参数后，本体1的直径为4mm，外螺纹12的螺纹为800μm，沉头孔11的孔形为正六边形孔，多孔结构的等效孔径为500μm，多孔结构的孔形为圆形；将数据导入slm设备，启动slm设备，slm设备在惰性气体的保护下，完成本体1的制备，取出并清理本体1，分别用丙酮、乙醇及去离子水在超声波下清洗本体1，置于37℃的空气下干燥待用；
[0052]
步骤二：将十二胺溶于无水乙醇和去离子水的第一混合液体(三者体积比为0.1:5:1～0.5:5:1)中，分次先后加入适量正硅酸乙酯和磷酸三乙酯(两者体积比为10:1)，搅拌均匀后获得白色悬浊液。按比例配制硝酸锶、硝酸镁和硝酸铜的第二混合溶液(三者摩尔比为0.85:0.10:0.05)，逐滴加至上述白色悬浊液中并混合均匀，随后在室温静置陈化24h，离心洗涤，得到白色凝胶沉淀，将该沉淀冷冻干燥后在低温下煅烧，温度保持在550℃～650℃，从而获得掺镁铜介孔硅酸锶纳米粉末，即制得生物活性成分的粉体；然后将海藻酸钠溶于去离子水中，逐滴加入甲基丙烯酸酐(终浓度为1～5wt％)，并用氨水溶液调节ph为8～10，获得海藻酸钠溶液(终浓度为2～5wt％)，即制得生物可降解材料的溶液，将上述粉体均匀分散于海藻酸钠溶液，使浓度保持在为0.1～1g/ml，即制得复合体2的前体；
[0053]
步骤三：将步骤一制备的本体1浸渍于步骤二制备的前体中，抽真空，直至多孔结构内充满前体后取出本体1；冷冻干燥，即本体1与复合体2成型为一体；
[0054]
步骤四：将步骤三中制得的本体1浸渍于含有抗菌多肽ll
‑
37的硝酸钙溶液中，用去离子水冲洗后再次冷冻干燥，即制得复合型齿科种植体。
[0055]
上述制备的复合型齿科种植体可持续释放具有抗菌性的ll
‑
37和铜离子，并持续释放具有成骨成血管功能的硅元素、锶离子、镁离子和铜离子，实现抗菌和骨组织诱导再生；相比于实施例一，采用交联法使复合体2和本体1成型为一体，抗菌成分的粒子直接在制备生物活性成分的时候同时加入，一起载入于生物可降解材料中，结合更加均匀牢靠，总载药量更高，减缓药物的释放，保持长效抗菌，制备也更加简单。
[0056]
实施例五
[0057]
与实施例一的区别在于，步骤一：利用通用医学软件计算患者术前的牙根三维图
像，并分析缺牙部分的数据，建立本体1的三维模型，调整优化参数后，本体1的直径为2.5mm，外螺纹12的螺纹为500μm，沉头孔11的孔形为正六边形孔，多孔结构的等效孔径为450μm，多孔结构的孔形为正六边形；将数据导入slm设备，启动slm设备，slm设备在惰性气体的保护下，完成本体1的制备，取出并清理本体1，分别用丙酮、乙醇及去离子水在超声波下清洗本体1，置于37℃的空气下干燥待用；
[0058]
步骤二：将十二胺溶于无水乙醇和去离子水的第一混合液体(三者体积比为0.1:5:1～0.5:5:1)中，分次先后加入适量正硅酸乙酯和磷酸三乙酯(两者体积比为10:1)，搅拌均匀后获得白色悬浊液。按比例配制硝酸钙、硝酸锶和硝酸铜的第二混合溶液(三者摩尔比为0.85:0.10:0.05)，逐滴加至上述白色悬浊液中并混合均匀，随后在室温静置陈化24h，离心洗涤，得到白色凝胶沉淀，将该沉淀冷冻干燥后在低温下煅烧，温度保持在550℃～650℃，从而获得含锶铜的硅酸盐纳米粉末，即制得生物活性成分的粉体；然后将海藻酸钠溶于去离子水中，逐滴加入甲基丙烯酸酐(终浓度为1～5wt％)，并用氨水溶液调节ph为8～10，获得海藻酸钠溶液(终浓度为2～5wt％)，即制得生物可降解材料的溶液，将上述粉体均匀分散于海藻酸钠溶液，使浓度保持在为0.1～1g/ml，即制得复合体2的前体；
[0059]
步骤三：将步骤一制备的本体1浸渍于步骤二制备的前体中，抽真空，直至多孔结构内充满前体后取出本体1；冷冻干燥，即本体1与复合体2成型为一体；
[0060]
步骤四：将步骤三中制得的本体1浸渍于含有抗菌多肽ll
‑
37的硝酸钙溶液中，用去离子水冲洗后再次冷冻干燥，即制得复合型齿科种植体。
[0061]
上述制备的复合型齿科种植体可持续释放具有抗菌性的ll
‑
37和铜离子，并持续释放具有成骨成血管功能的硅元素、锶离子和铜离子，实现抗菌和骨组织诱导再生；相比于实施例一，采用交联法使复合体2和本体1成型为一体，抗菌成分的粒子直接在制备生物活性成分的时候同时加入，一起载入于生物可降解材料中，结合更加均匀牢靠，总载药量更高，减缓药物的释放，保持长效抗菌，制备也更加简单。
[0062]
实施例六
[0063]
与实施例一的区别在于，步骤一：利用通用医学软件计算患者术前的牙根三维图像，并分析缺牙部分的数据，建立本体1的三维模型，调整优化参数后，本体1的直径为3mm，外螺纹12的螺纹为700μm，沉头孔11的孔形为正六边形孔，多孔结构的等效孔径为350μm，多孔结构的孔形为正六边形；将数据导入slm设备，启动slm设备，slm设备在惰性气体的保护下，完成本体1的制备，取出并清理本体1，分别用丙酮、乙醇及去离子水在超声波下清洗本体1，置于37℃的空气下干燥待用；
[0064]
步骤二：将浓度为10～200mg/ml的十六烷基三甲基溴化铵溶于无水乙醇和去离子水的第一混合液体(两者体积比为6:1)中，分次先后加入正硅酸乙酯和磷酸三乙酯(两者体积比为10:1)，搅拌均匀后，直至获得白色悬浊液。按重量份数计：以0.8
‑
0.95份的硝酸钙和0.05
‑
0.2份的硝酸锌配配制第二混合溶液，逐滴加至上述白色悬浊液中并混合均匀，随后在室温静置陈化24h，离心洗涤，得到白色凝胶沉淀，将该沉淀冷冻干燥后在低温下煅烧，温度保持在500℃～600℃，从而获得含锌的硅酸盐纳米粉末，即制得生物活性成分的粉体；然后将胶原溶于柠檬酸溶液中配制质量分数为0.5～2.0％的胶原溶液，将透明质酸钠溶于去离子水中配制质量分数为0.5～2.0％的透明质酸溶液，将胶原溶液、透明质酸溶液、粉体以及抗菌多肽ll
‑
37均匀混合(比例为1ml:1ml:200mg:100μg)，即制得生物可降解材料的溶
液，即制得复合体2的前体；
[0065]
步骤三：将步骤一制备的本体1浸渍于步骤二制备的前体中，抽真空，加入1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐交联剂(终浓度为0.1～2mg/ml)，在真空状态下反应6～24h，使得复合体2与本体1交联成型为一体。
[0066]
上述制备的复合型齿科种植体可持续释放具有抗菌性的ll
‑
37和锌离子，并持续释放具有成骨成血管功能的硅元素和锌离子，实现抗菌和骨组织诱导再生；相比于实施例一，省去步骤四，并采用交联法使复合体2和本体1成型为一体，抗菌成分的药物直接在制备生物活性成分的时候同时加入，一起载入于生物可降解材料中，结合更加均匀牢靠，总载药量更高，减缓药物的释放，保持长效抗菌，制备也更加简单。
[0067]
以上显示和描述了发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明发明的原理，在不脱离发明精神和范围的前提下，发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。