一种生物玻璃颗粒材料及其制备工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于缓解人体牙齿敏感并封闭牙本质小管的生物活性无机超细 颗粒材料，属于生物材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 1969年美国佛罗里达大学Larry L. Hench教授等人首先发现了一种由化0、Si化、 P2〇e和化2〇组分的化合物烧制而成的玻璃粉末在体液或者模拟体液内诱导类骨磯灰石沉 积，能与活体骨组织形成骨性化学键合，并发展成为临床应用的骨修复材料（商品名；45S5 Bioglass篡:）。该一材料的发现和应用，使得人们对生物活性的内涵和生物活性材料的设计 有了全新的认识。迄今为止，人们已经发现不少W巧-娃（Ca〇-Si〇2)为基础的非晶玻璃、 玻璃陶瓷材料能与骨组织发生直接结合，植入体与组织界面区域不会形成非黏连性纤维层 隔膜。比较W往的金属、合金材料W及磯酸巧类材料，生物玻璃在骨损伤修复效果上有了很 大改善和提高（美国专利US6338751)。
[0003] 在现有技术中，上述45S5生物玻璃（组成标准配方为Si〇2;45wt%，CaO; 24. 5wt%，化2〇;24. 5%，P2〇5;6.0wt% )材料W烧结微颗粒体、生理液调和形成的糊状 物或者与生物相容性有机分子复合的系列材料被广泛研究，并部分得到临床应用。譬如， 临床上多W颗粒粉末扣S4815046)、糊状物等用于牙周病治疗（倍骼生，Perioglas?)、非 应力集中骨损伤再生修复（固骼生，Nov油one?)、增白牙齿及降低口腔微生物生存活力 扣S6190643)、消除皮肤病炎症和微生物感染（中国专利99802296. 9和99813123. 7)，并在 人工关节表面涂层改性应用（美国专利US6299930和5977204)、加速烧伤和创伤愈合（肌 肤生，Dermglas?;中国专利03109623. 9和97191524. 5)和治疗溃瘍及糜烂性伤口敷料中 具有良好疗效（中国专利200410018370. 4)。
[0004] 近年来，人们依据45S5生物玻璃良好的促进仿生再矿化特性，开展人体口腔脱 敏方面的研究和应用，W高温锻烧制备的化〇-Si〇2-P2〇e-Na2〇四元氧化物45S5生物玻璃 为主要成分，开发了多种脱敏牙膏品牌或脱敏剂，譬如中美史克舒适达品牌旗下诺华敏牙 膏（NovaMin?;中国专利97193085. 6)和北京大清的奥敏清牙齿脱敏剂等等众多品牌都是 利用45S5生物玻璃颗粒作为主要脱敏成分，开展口腔领域的应用。其次，湖北顶盛生物与 武汉大学联合研发的一一锁强化生物玻璃和顶盛健齿膏品牌（中国专利CN101407373A)， 该生物活性玻璃是在上述45S5生物活性玻璃组成的基础上增加了其它无机氧化物组分形 成的，按重量百分比计，各组分含量为Si〇2;40~70%，CaO;10~36%，？2〇5,2~8%， SrO;0. 5 ~10%，化2〇 ;10 ~35%，CaF;20 ~25%，B203;0 ~10%，K20 ;〇 ~8%，MgO; 0~5%。由于该生物活性玻璃中含有SrO、MgO等氧化物会抑制该种锁强化生物活性玻 璃的早期表面活性，所谓的抗牙本质过敏效应较为缓慢；同时抗牙菌斑是借助其CaFs组 分溶解析出的F离子，需要长期使用才能达到一定效果。此外，长春理工大学也据此申报 了锁强化生物活性玻璃陶瓷专利（专利号CN20101053273. 0)，玻璃相与微晶相哲基磯酸 锁巧（CarsSr(P〇4)6(〇H)2)的复合物，其组成成分重量百分比Si〇2;30~50%，Ca0 ;8~ 45%，化2〇 ;24. 5%，P205;5~25%，ZnO;1 ~10%，Ag0:0. 05 ~1%。微晶玻璃陶瓷的早 期生物活性更为低下，因而抗牙敏效率和效果也难W保障。
[0005] 其次，一些现有技术方案中，还存在一些含Al2〇3成分的玻璃态材料用于抗菌用 途，如中国专利（公开号CN1373998A)公开的一种AI2O3-P2O5磯酸盐玻璃小球，作为家 具用品和塑料制品的添加剂，或者用于抗菌、水处理剂、缓释性肥料等，WAI2O3作为稳定 剂，W利于所含Ag\ Sn4\化"等的缓释，但是该个体系中具有严重健康风险的组分，因而 不适宜于口腔保健。德国肖特股份公司先后申报的中国专利抗菌性棚娃酸盐玻璃（公 开号CN1753840A)和不溶于水并具有抗微生物表面的生物玻璃（公开号CN1856453A、 CN1937989A)，前者运用高温烙融-干式研磨粉碎工艺制备出快速离析相-慢速离析相相 结合的玻璃，并通过锋或银来实现杀灭或抑制细菌、真菌、病毒等，该类采用烙融和研磨粉 化的玻璃颗粒存在尖锐棱角，形态极为不规则，如若用于口腔护理，颗粒物与牙面接触摩擦 时，极易划伤牙釉质和牙本质；后者则是对烙融制备的不溶于水的玻璃颗粒表面通过盐浴 离子交换法、赔烧等后续处理富集抑菌性强的金属氧化物到玻璃颗粒表面来实现抗菌目 的，该类生物玻璃颗粒基体极为稳定，在口腔唾液水性环境难W释出基体的巧、磯离子等， 同时也因高度惰性，不仅无法实现较快地再矿化，对快速脱敏、抗牙銀出血等缺乏基本功 效；该类玻璃通常用于与树脂、聚合物等复合形成粘结物，进行牙体缺损的补牙，W期改善 补牙材料的抗菌性能（公开号CN1937989A)。此外，肖特股份公司还公开了一种运用物理气 相沉积法（PVD)、化学气相沉积（CVD)或火焰热解方法制造的小于1微米尺度的的玻璃粉体 (公开号CN101094818A)，该类制备方法所得的玻璃可W控制颗粒度在纳米级水平，赋予抗 炎和抗菌等常规性能，但是无法实现对纳米级颗粒表面的超微结构进行精细调控，实现其 表面层在水溶性环境的特异性刺激-响应行为。
[0006] 牙齿敏感，或者牙敏，是指暴露的牙本质因遇到酸、甜、冷、热食物、饮品等刺激产 生的短暂而尖锐的疼痛。牙齿敏感并不能被诊断为其他牙体缺损和疾病，它所产生的疼痛 对某些人可能仅造成少量的不便，但对于其他患者却可能会产生慢性的不适W及情感压 力，例如逐渐改变饮食习惯，拒绝冷，热，酸，甜等刺激性食物，或者是在品尝美食时因为尖 锐的疼痛而令愉悦的屯、情变得沮丧。当然，牙齿敏感者往往伴发一些慢性牙齿或口腔病变。
[0007] 本质上，牙敏缓解甚至彻底消除是由牙髓感觉神经受到外界刺激的强度和频率密 切相关。快速缓解牙髓神经经受外界刺激并且长期性完全避免牙髓敏感神经与外界刺激因 素的直接接触是解决该类临床的最佳途径和理想效果。据此可见，生物活性玻璃的颗粒度、 颗粒形态W及早期降解溶出离子组合物特性是决定脱敏效率W及长期效果的关键因素，但 是长期被广泛忽略。细致分析可见，高温烙融制备的45S5生物玻璃、锁强化生物活性玻璃 陶瓷等粉末的颗粒度是通过高能球磨的强度和时间控制的，但是球磨加工的粉体颗粒尺度 分布范围宽，往往存在显著大于牙本质小管直径（一般小于3微米）的颗粒，该种粗颗粒随 载体处理牙齿表面过程中，难W进入暴露的牙本质小管通道内，漱口过程造成牙本质表面 和唾液内颗粒残留率极为有限，影响其临床脱敏效率。其次，经球磨制备的高温烙融生物玻 璃或玻璃陶瓷超细颗粒形态极不规则，尤其是产生的大量具有尖锐棱角的颗粒在牙齿表面 接触摩擦过程中，其尖锐细小棱角易于划伤牙本质和牙釉质，增加难W克服对健康牙体表 面损伤的风险。再次，45S5生物玻璃、锁强化生物活性玻璃和玻璃陶瓷等的细小颗粒与唾液 接触，释放无机离子过程，所并引起的唾液呈微弱碱性，该种间断式提高口腔唾液抑值并 不能高效灭活牙菌斑有害微生物的活性，因而抑制牙菌斑、離齿性能难w达到理想效果；此 夕F，该些常规无机离子组合物抗牙銀出血效应也缺乏基本理论依据。
[0008] 纵观近年来临床应用，尽管大量专效脱敏牙膏对脱敏产生了积极效果，但是均不 能解决临床上包含多种牙齿病变复合型口腔问题，牙本质敏感患者伴生離病、牙銀出血等 问题，因而基于常规具有释放巧、磯离子的生物玻璃来缓解牙敏问题，不能根本解决伴发口 腔问题。因此，开发多重治疗与防治并举的"多效合一"型生物玻璃是解决临床问题的根本 途径。
[0009] 根据现有技术来看，迫切需要在组成、行为上均满足W脱敏为核屯、的"多效合一" 型生物活性玻璃，该样的生物玻璃在化学组成、颗粒度、颗粒形态、颗粒微结构特征等显示 的综合生物学效应能解决多种牙体问题。据此，申请人提出了一种溶胶-凝胶技术方案，通 过优化生物玻璃合成中各物质添加顺次，制备一类颗粒形态较规则、颗粒从内到外存在组 成和微结构差异的生物活性玻璃。基于超细颗粒物进入到牙本质小管的更优脱敏效果，因 而要求严格控制颗粒度（不高于牙本质小管直径）。同时，为了既满足颗粒表面层较快降解 释放有利于促进牙本质小管孔道壁再矿化的无机离子，又需要合理控制颗粒自身因降解带 来的尺度下降与颗粒表面诱导磯灰石沉积之间的平衡，因此，申请人设计的超细颗粒内部 为含有无机离子的富娃组分，表面层为富巧、娃、棚等多元无机离子组分和介孔微结构，从 而突破现有技术中介孔生物玻璃的组成和微结构设计思路。一方面，具有高比表面超细颗 粒对凝血因子能快速吸附、聚集，实现止血或防牙銀出血；另一方面，在促进颗粒表面层较 快降解释放诱导磯灰石矿化的巧、磯酸根的同时，伴发释放较高剂量钟离子能产生高效缓 解牙髓感觉神经对外部刺激的敏感性；此外，颗粒降解释放的铜、锋、棚等组合物还对调节 毛细血管再生和抑制牙斑菌活性产生显著效果。因此，申请人提出的生物玻璃材料设计借 助某些特定人体代谢必需的无机（微量）元素在抑菌、防牙銀出血、促进再矿化、缓解牙髓 感觉神经刺激、封闭牙本质小管等方面的多种功效协同