专利名称：含功能单体pmdm及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于生物医用高分子材料技术领域，具体涉及一种含功能单体PMDM及改性 羟基磷灰石的齿科复合树脂的制备方法及其应用。
背景技术：
20世纪80年代后期，权威性的期刊曾乐观地预言，龋病能够被控制而可能成为另一
种绝迹的疾病。但世界卫生组织对流行病的调査并不支持这一论断，统计结果表明，在一
些不发达国家中龋病的患病率居高不下。目前我国的人均患龋率为40%，其中儿童患龋率
为80%，青年人患龋率为60-70%，老年人患龋率为52%，每个患者平均涉及2-3个牙齿，
牙跟炎和牙周炎患病率也为70%。 口腔齿科充填材料的大量需求预示齿科充填材料有巨大
的市场前景。传统的复合树脂是指一种由有机树脂基质和无机填料以及引发体系组合而成
的牙体修复材料，是替代银汞合金的牙体缺损修复治疗必不可少的重要材料，已广泛用于
各类牙体缺损的直接和间接修复治疗。
理想的口腔修复用复合树脂应该具有较高的机械强度，热膨胀系数与牙齿相似，较小
的聚合收縮， 一定的粘结性，抛光性能好，不溶于唾液，色泽与牙齿相近等优点。但是目
前国内外，尤其是国内生产的复合树脂在某些方面仍存在较大问题，如复合树脂的强度较
银汞合金低，聚合收縮大等。近年来，随着医生和病患对简化口腔临床操作步骤的要求日
益增强，人们对口腔修复树脂本身性能的要求也越来越高。传统的修复树脂没有粘结性，
当其被充填到牙齿中起修复作用时，如果不辅助以粘结剂，将很容易产生边缘微渗漏。所
以研究开发价廉高效的齿科复合树脂具重要的临床意义，但目前国内具有自主知识产权且
价廉的齿科复合树脂相对较少，临床使用的多为进口齿科复合树脂，国产品牌的产品较少，
但也都各有优、缺点，尚无一种综合性能优良的产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的 制备方法及其应用。
本发明提出的含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的制备方法，具 体步骤如下
(1)将羟基磷灰石(HPA)加入到有机溶剂中，并依次加入阻聚剂与催化剂后，置于恒 温烘箱中，在40'C—60'C温度下使阻聚剂与催化剂溶解；
(2) 向歩骤(1)溶液中加入不饱和酸或不饱和酯，并在60'C—90'C温度下回流反应 2 — 10小时；
(3) 将步骤(2)所得产物趁热过滤，滤饼用溶剂抽提12-48h;
(4) 将步骤(3)所得产物用蒸馏水洗净，干燥，制得改性羟基磷灰石；
(5) 将功能单体PMDM加入到基质树脂中，搅拌均匀；功能单体PMDM加入量为 基质树脂的3%-20%;
(6) 向步骤(5)中加入光敏剂和有机胺活化剂，搅拌均匀；光敏剂的加入量为步骤 (5)总质量的0.01%-0.5%、有机胺活化剂的加入量为步骤(5)总质量的0.01%-0.5%;
(7)向步骤(6)得到的混合物中加入步骤(4)所得的改性羟基磷灰石，并用溶剂稀释， 溶剂的加入量为混合物中质量的5°/。-10%，搅拌均匀，改性羟基磷灰石的加入量与步骤(5)
中的基质树脂的质量比为80: 20~30: 70;
(8)将步骤(7)制得的混合物置于真空烘箱中，在4(TC-80'C温度下放置2-4小时， 待溶剂挥发干净，并消除气泡，即得到所需产品。
本发明中，歩骤(7)中所述改性羟基磷灰石为微米级或纳米级。 本发明中，步骤(4)所得的改性羟基磷灰石，其结构式如下所示
<formula>formula see original document page 5</formula>
羟基磷灰石粒子
其中，R基团结构为下述中任一种:
<formula>formula see original document page 5</formula>
本发明中，步骤(5)中所述功能单体PMDM的结构式如下
<formula>formula see original document page 5</formula>
本发明中，步骤(1)中所述有机溶剂为苯、甲苯、丙酮、四氢呋喃、氯仿或二氯甲 垸等中任一种。
本发明中，步骤(1)中所述阻聚剂为吩噻嗪、苯醌、甲氧基酚、对苯二酚或蒽醌等 中一至几种的混合物，添加量为HPA质量的1%-3%。
本发明中，步骤(1)中所述催化剂为硫酸、氯化氢、对甲苯磺酸、甲醇钠、氨基钠 或乙醇钠等中任一种，添加量为HPA质量的5%-15%。
本发明中，步骤(2)中所述不饱和酸为甲基丙烯酸或丙烯酸等中任一种，添加量与
HPA的摩尔比为0.5: 1-2: 1;所述不饱和酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯
酸甲酯或丙烯酸乙酯等中任一种，添加量与HPA的摩尔比为0.5: 1-2: 1。
本发明中，步骤(3)中所述溶剂为苯、甲苯、丙酮、四氢呋喃或二氯甲烷等中任一种。
本发明中，步骤(5)中所述基质树脂采用双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯 (bisphenol-A-glycidyl dimethacrylate BisGMA)或氨基甲酸酯双甲基丙烯酸酯(urethane dimethacrylate UDMA )等中任一种。
本发明中，步骤(6)中所述光敏剂采用樟脑醌CQ，有机胺活化剂采用甲基丙烯酸二 甲氨基乙酯(N,N-Dimethylaminoethyl methacrylate DMAEMA )。
本发明中，步骤(7)中所述溶剂为乙醇、丙酮或乙醚等中任一种。
将本发明制得的用于口腔修复领域。具体方法为在需要修复的牙齿表面利用酸蚀剂
酸蚀0.5-2min后，在酸蚀过的牙釉质或牙本质表面上填充步骤〔7)得到的复合树脂；用 可见光预固化30s-120s，将周围多余的树脂清理干净后，继续光固化50s-240s将即可达到 一定的固化深度和粘结强度。
本发明制得的一种含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂由于添加了 粘结单体PMDM而使复合树脂与牙釉质或牙本质均具有较高的粘结强度，改性羟基磷灰 石在树脂中分散较好并且堆积紧密，因此复合树脂有较高的强度，并且改性羟基磷灰石具 有可以与基质树脂反应的活性基团，从而提高基质树脂与羟基磷灰石的界面强度，从而使 树脂具有较低的吸水性及固化收縮。
另外本发明还具有优良的固化性能、超微结构以及生物相容性，在口腔修复等领域有 着广阔的应用前景。其制备线路合理、原料易得价格相对便宜制备工艺简单，具有重要的 推广和应用价值。
图1为实施例1羟基磷灰石修饰前后粒径分布图。
图2为实施例3的SEM图谱。
图3为实施例4的SEM图谱。
图4为实施例4的细胞培养1天后的照片。 图5为实施例4的细胞培养3天后的照片。 图6为实施例4的细胞培养5天后的照片。 图7为实施例5的SEM图谱。
具体实施例方式
下面通过实施例进一步说明本发明。 实施例1
将3g羟基磷灰石(HPA)加入到有机溶剂中，并依次加入0.03g阻聚剂甲氧基酚与0.15g 催化剂硫酸后置于恒温烘箱中，在4(TC温度下使阻聚剂与催化剂溶解，加入5g甲基丙烯 酸，在60'C温度下回流反应2小时，所得产物趁热过滤，滤饼用氯仿抽提12h后用蒸馏水 洗净，干燥,制得改性羟基磷灰石(HPA-unsaturated)。如图1所示，改性过的和未改性的 羟基磷灰石的粒径分布图。
将质量份数3%功能单体PMDM加入到基质树脂Bis-GMA中，搅拌均匀，加入O.Olg 光敏剂CQ和0.01g有机胺活化剂DMAEMA，搅拌均匀，分别加入8g微米级与2g纳米 级改性羟基磷灰石，并用1.7g乙醇溶剂稀释后置:r真空烘箱中，在4(TC温度下放置2小 时，待溶剂挥发干净，并消除气泡，即得到齿科复合树脂。
在牙齿缺失处利用20%的磷酸酸蚀剂酸蚀0.5min后，在酸蚀过的牙齿表面上根据需要 填充树脂；用可见光预固化30s，将周围多余的树脂清理千净后，继续光固化50s，固化深 度即可达到2.23mm，粘结强度达到13.35MPa，挠曲强度可达69MPa。 实施例2
将4g羟基磷灰石(HPA)加入到有机溶剂中，并依次加入0.06g阻聚剂对苯二酚与0.28g 催化剂对甲苯磺酸后置于恒温烘箱中，在5(TC温度下使阻聚剂与催化剂溶解，加入8g甲 基丙烯酸甲酯，在65。C温度下回流反应2.5小时，所得产物趁热过滤，滤饼用苯抽提15h 后用蒸馏水洗净，干燥，制得改性羟基磷灰石(HPA-unsaturated)。
将质量份数7°/。功能单体PMDM加入到基质树脂Bis-GMA中，搅拌均匀，加入0.05g 光敏剂CQ和0.05g有机胺活化剂DMAEMA，搅拌均匀，分别加入14g微米级与6g纳米 级改性羟基磷灰石，并用2.5g丙酮溶剂稀释后置于真空烘箱中，在45"C温度下放置2.5 小时，待溶剂挥发干净，并消除气泡，即得到齿科复合树脂。
在牙齿缺失处利用磷酸酸蚀剂酸蚀lmin后，在酸蚀过的牙齿表面上根据需要填充树 脂；用可见光预固化45s，将周围多余的树脂清理千净后，继续光固化60s，固化深度即可 达到2.32mm，粘结强度达到16.32MPa，挠曲强度可达72MPa。
实施例3
将5g羟基磷灰石(HPA)加入到有机溶剂中，并依次加入0.08g阻聚剂吩噻嗪与0.45g 催化剂甲醇钠后置于恒温烘箱中，在55"C温度下使阻聚剂与催化剂溶解，加入10g丙烯酸， 在7(TC温度下回流反应2.5小时，所得产物趁热过滤，滤饼用甲苯抽提25h后用蒸馏水洗 净，干燥，制得改性羟基磷灰石(HPA-unsaturated)。
将质量份数10%功能单体PMDM加入到基质树脂Bis-GMA中，搅拌均匀，加入0.10g 光敏剂CQ和0.10g有机胺活化剂DMAEMA，搅拌均匀，分别加入12g微米级与8g纳米 级改性羟基磷灰石，并用2.0g乙醚溶剂稀释后置于真空烘箱中，在5(TC温度下放置2.5 小时，待溶剂挥发干净，并消除气泡，即得到齿科复合树脂。
在牙齿缺失处利用磷酸酸蚀剂酸蚀1.5min后，在酸蚀过的牙齿表面上根据需要填充树 脂；用可见光预固化60s，将周围多余的树脂清理干净后，继续光固化120s，固化深度即 可达到2.5mm，粘结强度达到17.12MPa，挠曲强度可达73MPa。
如图2所示，经扫描电镜(SEM)观察树脂断裂面填料分布均匀。 实施例4
将6g羟基磷灰石(HPA)加入到有机溶剂中，并依次加入0.12g阻聚剂蒽醌与0.6g催化 剂乙醇钠后置于恒温烘箱中，在55'C温度下使阻聚剂与催化剂溶解，加入13g甲基丙烯酸 乙酯，在75。C温度下回流反应3小时，所得产物趁热过滤，滤饼用丙酮抽提30h后用蒸馏 7JC洗净，干燥，制得改性羟基磷灰石(HPA-unsaturated)。
将质量份数15%功能单体PMDM加入到基质树脂Bis-GMA中，搅拌均匀，加入0.15g 光敏剂CQ和0.15g有机胺活化剂DMAEMA，搅拌均匀，分别加入10g微米级与10g纳 米级改性羟基磷灰石，并用2.1g乙醚溶剂稀释后置于真空烘箱中，在6(TC温度下放置3 小时，待溶剂挥发干净，并消除气泡，即得到齿科复合树脂。
在牙齿缺失处利用磷酸酸蚀剂酸蚀1.5min后，在酸蚀过的牙齿表面上根据需要填充树 脂；用可见光预固化80s,将周围多余的树脂清理干净后，继续光固化200s，固化深度即 可达到2.62mm，粘结强度达到18.43MPa，挠曲强度可达75MPa。
如图3所示，经扫描电镜(SEM)观察树脂断裂面填料分布均匀。
采用体外细胞培养的MTT法评价此可见光固化正畸粘结剂的体外细胞毒性
培养1天后自动酶标仪检测光密度(opticle density OD)值为0.701±0.047，毒级为0 级；培养3天后自动酶标仪检测光密度0D值为1.012±0.073，毒级为0级；培养5天后自 动酶标仪检测光密度OD值为1.214±0.041，毒级为0级。具体可以见图4、图5、图6。
实施例5 将7g羟基磷灰石(HPA)加入到有机溶剂中，并依次加入0.21g阻聚剂苯醌与1.05g催 化剂氨基钠后置于恒温烘箱中，在6(TC温度下使阻聚剂与催化剂溶解，加入15g丙烯酸甲 酯，在卯。C温度下回流反应4小时，所得产物趁热过滤，滤饼用四氢呋喃抽提48h后用蒸 馏水洗净，干燥，制得改性羟基磷灰石(HPA-unsaturated)。
将质量份数20%功能单体PMDM加入到基质树脂Bis-GMA中，搅拌均匀，加入0.15g 光敏剂CQ和0.15g有机胺活化剂DMAEMA，搅拌均匀，分别加入15g微米级与15g纳 米级改性羟基磷灰石，并用2.5g乙醇溶剂稀释后置于真空烘箱中，在8(TC温度下放置4 小时，待溶剂挥发干净，并消除气泡，即得到齿科复合树脂。
在牙齿缺失处利用磷酸酸蚀剂酸蚀2min后，在酸蚀过的牙齿表面上根据需要填充树 脂；用可见光预固化120s，将周围多余的树脂清理干净后，继续光固化240s,固化深度即 可达到2.56mm，粘结强度达到18.56MPa，挠曲强度可达74MPa。
如图3所示，经扫描电镜(SEM)观察树脂断裂面填料分布均匀。
权利要求
1、一种含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的制备方法，其特征在于具体步骤如下(1)将羟基磷灰石加入到有机溶剂中，并依次加入阻聚剂与催化剂后，置于恒温烘箱中，在40℃—60℃温度下使阻聚剂与催化剂溶解；(2)向步骤(1)溶液中加入不饱和酸或不饱和酯，并在60℃—90℃温度下回流反应2—10小时；(3)将步骤(2)所得产物趁热过滤，滤饼用溶剂抽提12-48h；(4)将步骤(3)所得产物用蒸馏水洗净，干燥，制得改性羟基磷灰石；(5)将功能单体PMDM加入到基质树脂中，搅拌均匀；功能单体PMDM加入量为基质树脂的3％-20％；(6)向步骤(5)中加入光敏剂和有机胺活化剂，搅拌均匀；光敏剂的加入量为步骤(5)总质量的0.01％-0.5％、有机胺活化剂的加入量为步骤(5)总质量的0.01％-0.5％；(7)向步骤(6)得到的混合物中加入步骤(4)所得的改性羟基磷灰石，并用溶剂稀释，溶剂的加入量为混合物中质量的5％-10％，搅拌均匀，改性羟基磷灰石的加入量与步骤(5)中的基质树脂的质量比为8020～3070；(8)将步骤(7)制得的混合物置于真空烘箱中，在40℃-80℃温度下放置2-4小时，待溶剂挥发干净，并消除气泡，即得到所需产品。
2、 根据权利要求1所述的含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的制 备方法，其特征在于步骤(4)所得的改性羟基磷灰石，其结构式如下所示o羟基磷灰石粒子其中，R基团结构为下述中任一种ch3—c=ch2 —c=ch2或 h
3、根据权利要求1所述的含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的制 备方法，其特征在于步骤(5)中所述功能单体PMDM的结构式如下 o o<formula>formula see original document page 3</formula>II
4、 根据权利要求1所述的含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的制 备方法，其特征在于步骤(1)中所述有机溶剂为苯、甲苯、丙酮、四氢呋喃、氯仿或二 氯甲垸中任一种。
5、 根据权利要求1所述的含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的制 备方法，其特征在于步骤(1)中所述阻聚剂为吩噻嗪、苯醌、甲氧基酚、对苯二酚或蒽 醌中一至几种的混合物，添加量为羟基磷灰石质量的l%-3%。
6、 根据权利要求1所述的含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的制 备方法，其特征在于步骤(1)中所述催化剂为硫酸、氯化氢、对家苯磺酸、甲醇钠、氨 基钠或乙醇钠中任一种，添加量为羟基磷灰石质量的5%-15%。
7、 根据权利要求1所述的含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的制 备方法，其特征在于步骤(2)中所述不饱和酸为甲基丙烯酸、丙烯酸或PMDM中任一种，添加量与羟基磷灰石的摩尔比为0.5: 1-2: 1;所述不饱和酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯 酸乙酯、丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯中任一种，添加量与羟基磷灰石的摩尔比为0.5: 1-2: 1。
8、 根据权利要求1所述的含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的制 备方法，其特征在于步骤(3)中所述溶剂为苯、甲苯、丙酮、四氢呋喃或二氯甲烷中任 一种。
9、 根据权利要求1所述的含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的制 备方法，其特征在于步骤(5)中所述基质树脂采用双酚A双甲基丙烯酸縮水甘油酯或氨 基甲酸酯双甲基丙烯酸酯中任一种。
10、 一种如权利要求1所述的含PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的制备方 法在口腔修复领域的应用，其特征在于具体方法为在需要修复的牙齿表面利用酸蚀剂酸 蚀0.5-2min后，在酸蚀过的牙釉质或牙本质表面上填充复合树脂；用可见光预固化 30s-120s，将周围多余的树脂清理干净后，继续光固化50s-240s，将即可达到一定的固化深 度和粘结强度。
全文摘要
本发明属于生物医用高分子材料技术领域，具体涉及一种含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科复合树脂的制备方法及其应用。具体步骤为将5％-20％的功能单体PMDM加入到基质树脂，置于恒温烘箱中，在40℃-80℃温度下，使PMDM完全溶于基质树脂中搅拌均匀；然后加入光敏剂和有机胺活化剂，搅拌均匀；再加入改性过的无机填料，并用溶剂稀释，溶剂的加入量为混合物中质量的5％-10％，无机填料加入质量分数为总质量的20％-70％，搅拌均匀；将混合物置于真空烘箱中，在40℃-80℃温度下放置2-4小时，待溶剂挥发干净，并消除气泡，即得到复合树脂糊剂。这种口腔修复树脂具有优良的粘结性能、超微结构、较高的机械强度以及生物相容性，在口腔修复等领域有着广阔的应用前景。其制备线路合理、原料易得价格相对便宜制备工艺简单，具有重要的推广和应用价值。
文档编号A61K6/083GK101390813SQ20081020200
公开日2009年3月25日 申请日期2008年10月30日 优先权日2008年10月30日
发明者黎 张, 王国建, 许乾慰 申请人:同济大学