一种负载纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子的微纳钛基牙种植体及其制备方法

本发明属于牙科种植体材料，具体涉及一种负载纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子的微纳钛基牙种植体及其制备方法。

背景技术：

1、钛金属目前作为牙种植材料在口腔科广泛应用。然而，钛本身具有生物惰性，为了提高其生物活性，对钛基种植体表面进行改性，获得早期和更高的骨结合强度已经成为口腔种植材料研究的核心问题。

2、种植体周围炎是导致种植体失败的主要原因之一。通过表面改性赋予种植体材料抗菌性，是防治种植体周围炎的有效途径之一。目前广泛使用种植体表面改性或以促进早期和更高的骨结合强度，缩短治疗周期为目的，或以提高抗菌性能实现长期抗菌进而降低感染率为目的。

3、现有技术中，对于促进骨结合速率，常将多类促成骨分化因子加载到种植体表面，主要有骨形成蛋白、转化生长因子、胰岛素样生长因子、mirna及sirna；这一类方法改性的种植体不易保存且制备过程复杂；对于提高抗菌性能，目前常在种植体表面制备金属抗菌涂层或加载抗菌药物来实现，这一类的方法并不能很好的促进种植体-软组织界面的生物学封闭，治疗周期较长。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种负载纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子的微纳钛基牙种植体及其制备方法，该牙种植体同时具备高成骨活性和长效抗菌作用，可达到促进早期种植体骨结合且长效抑菌预防种植体周围炎的效果。

2、为达到上述目的所采取的技术方案是，提供一种负载纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子的微纳钛基牙种植体，包括以下步骤：

3、(1)将纯钛片作为种植体基体并进行抛光清洁，得钛基牙种植体；

4、(2)将钛基牙种植体进行酸蚀，使其形成微米坑形貌表面；

5、(3)将步骤(2)所得钛基牙种植体进行阳极氧化，使其形成微纳米形貌表面，得预处理钛基牙种植体；

6、(4)制备介孔二氧化硅纳米粒子；

7、(5)制备纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子悬浮液；

8、(6)将预处理钛基牙种植体置于纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子悬浮液中浸泡0.8～1.2h，取出后真空处理，再于35～38℃下放置过夜，即得。

9、本发明采用上述技术方案的有益效果为：本发明中先对纯钛片表面进行抛光清洁后通过酸蚀，在纯钛片表面形成微米坑形貌表面以模拟骨的天然粗糙度，再采用阳极氧化法在微米坑基础上制备出管径精密可控的二氧化钛(tio2)纳米管结构，以模仿骨组织的胶原纤维结构，从而形成与天然骨组织形貌更相似的微纳米复合梯度形貌表面；在此基础上将金纳米粒子(aunps)与介孔二氧化硅纳米粒子(msns)结合形成纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子，再利用二氧化钛纳米管结构的亲水性，使用真空处理将纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子均匀加载于二氧化钛纳米管结构内实现钛的表面改性，形成与天然骨组织表面更相似的微纳米复合梯度形貌；最终制备出一种具有光热动力双功能的负载纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子的微纳钛基牙种植体；其中，金纳米粒子具有光热治疗效果，能够在近红外光的照射下发挥强有效的抗菌作用，在钛植体表负载金纳米粒子，便可通过近红外光照射，穿透深层组织，起到抗菌作用，达到一个种植体的长期维护抗感染；同时金纳米粒子具有非特异性细菌毒性机制(它们不与细菌细胞中的特定受体结合)，与目前临床全身或局部应用抗生素相比不仅使细菌难以产生耐药性，而且还拓宽了抗菌活性的范围；aunps加载于钛表面形成缓释涂层，相较于抗生素的全身应用或是制备涂层应用，更能起到长期稳定、不产生耐药菌的作用；而金纳米粒子直接负载于钛植体表面较为困难，因此本发明通过够吸附或装载大量的生物活性物质的介孔二氧化硅纳米粒子负载金纳米粒子，同时介孔二氧化硅纳米粒子释放的硅离子能够参与调解多种细胞活动，在成骨分化方面发挥促进作用；纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子可对金纳米粒子的释放起到缓释作用，同时还能促进硅离子的成骨分化作用。本发明的微纳米复合表面形貌及尺寸、硅离子的释放以及金纳米粒子的光热和光催化活性，更好的促进种植体与周围骨组织的早期骨愈合，同时赋予种植体表面抗菌能力。

10、优选的，步骤(1)中抛光清洁包括以下步骤：依次用400～7000目砂纸对纯钛片进行打磨，直至纯钛片表面呈现镜面效果，再依次用丙酮、无水乙醇及去离子水超声清洗，每次清洗时间为10～20min，取出后室温干燥。

11、优选的，步骤(2)中酸蚀包括以下步骤：将钛基牙种植体置于0.5％wt氢氟酸水溶液中，正面朝上，静置20～40min，取出后用水冲洗10～15min，再依次用丙酮、无水乙醇及去离子水超声清洗，每次清洗时间为10～20min，取出后室温干燥。

12、本发明采用上述技术方案的有益效果为：采用0.5％wt氢氟酸水溶液对钛基牙种植体进行酸蚀，可使其表面形成均匀的微米坑形貌。

13、优选的，步骤(3)中阳极氧化包括以下步骤：

14、s1：在水中依次加入体积浓度为40％的氢氟酸及体积浓度为85％的磷酸，形成阳极氧化电解液；水、氢氟酸及磷酸的体积比为70～80:1:4～5；

15、s2：用钛丝夹持步骤(2)所得钛基牙种植体；

16、s3：设置电解池电压为18～22v，阴极连接碳棒，阳极连接s2所得钛丝，依次将碳棒及钛丝置于阳极氧化电解液中，于250～350rpm的转速下搅拌氧化25～35min；

17、s4：取出钛丝置于水中浸泡4～6min，再依次用丙酮、无水乙醇及去离子水超声清洗，每次清洗时间为4～6min，取出后在惰性气氛下室温干燥。

18、本发明采用上述技术方案的有益效果为：阳极氧化电解液由体积比为70～80:1:4～5的水、体积浓度为40％的氢氟酸及体积浓度为85％的磷酸组成，可在微米坑形貌的钛基牙种植体表面进一步形成均一的微纳米形貌。

19、优选的，步骤(4)中制备介孔二氧化硅纳米粒子包括以下步骤：

20、s1：于45～55℃下将模板剂溶于水中，升温至75～85℃，再加入碱液混合均匀；

21、s2：将硅源溶于甲醇中，再加入s1所得溶液，搅拌溶解1.5～2.5h，冷却后离心，取沉淀置于55～65℃下干燥23～25h，再于500～600℃下煅烧4.5～5.5h；

22、s3：将s2所得固体溶解于甲苯中，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷并于75～85℃下进行回流缩合1.5～2.5h；

23、s4：将s3所得溶液于7500～8500rpm下离心15～20min，取沉淀于55～65℃下干燥23～25h。

24、本发明采用上述技术方案的有益效果为：将模板剂置于水中，在碱性环境下加入硅源，利用水热反应使硅源聚合，以形成介孔二氧化硅纳米颗粒结构，再利用3-氨丙基三乙氧基硅烷使得介孔二氧化硅纳米粒子携带氨基，通过氨基实现后续介孔二氧化硅纳米粒子对金纳米粒子的包裹，再通过回流去除模板剂得到带有氨基的介孔二氧化硅纳米粒子。

25、更优选的，碱液为浓度为4m的氢氧化钠溶液；模板剂为十六烷基三甲基溴化铵；硅源为正硅酸乙酯；模板剂、碱液与硅源的料液比为0.3～0.5g:1ml:2.5～2.7ml。

26、优选的，步骤(5)中制备纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子悬浮液包括以下步骤：

27、s1：将稳定剂加入到四氯金酸溶液中，于90～110℃下搅拌15～25min；

28、s2：将s1所得溶液冷却至室温，在搅拌状态下加入分散剂，于12000～14000rpm下离心25～35min，取沉淀部分洗涤，并配置成0.125wt％的金纳米粒子悬浮液；

29、s3：将步骤(4)所得介孔二氧化硅纳米粒子与0.125wt％的金纳米粒子悬浮液混合震荡11～13h，即得纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子悬浮液。

30、更优选的，稳定剂为质量分数为3％的柠檬酸三钠溶液；分散剂为重均分子量为54000～56000的聚乙烯吡咯烷酮；介孔二氧化硅纳米粒子与0.125wt％的金纳米粒子悬浮液的料液比为0.075～0.1g:1ml。

31、本发明采用上述技术方案的有益效果为：采用质量分数为3％的柠檬酸三钠溶液作为稳定剂，可与四氯金酸溶液形成稳定络合物；采用重均分子量为54000～56000的聚乙烯吡咯烷酮作为分散剂，帮助化合物溶解或分散在溶液中，以便后续介孔二氧化硅纳米粒子与金纳米粒子的包裹或负载，以形成均匀分散的纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子悬浮液。

32、优选的，真空处理过程中压强为-15psi，处理时间为2～5min。

33、本发明还提供了上述制备方法制备的具有光热动力双功能的负载纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子的微纳钛基牙种植体。

34、本发明具有以下有益效果：

35、(1)本发明制备的负载纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子的微纳钛基牙种植体呈现微纳结构且表面负载有纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子，具有光热动力双功能，可同时起到促进早期种植体骨结合和长效抑菌，预防种植体周围炎的作用。

36、(2)本发明制备的负载纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子的微纳钛基牙种植体具有骨的天然粗糙度，还具有骨组织的胶原纤维结构，与天然骨组织形貌相近，与间充质干细胞具有良好的细胞相容性。

37、(3)本发明的负载纳米金修饰介孔二氧化硅复合粒子的微纳钛基牙种植体的制备方法简单，制备的牙种植体保存方便，适合工业化生产。