一种钛牙种植体材料及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及口腔种植材料制备技术领域中一种钛牙种植体材料及其制备方法与 应用。
【背景技术】
[0002] 随着口腔种植学的发展，牙种植体修复技术逐渐成为一种常规的治疗手段，大大 地改善了牙齿修复效果，提高了患者的生活质量。但是，目前种植修复也存在植入后愈合时 间较长，在骨质、骨量不良的部位失败率较高等问题。种植体一组织界面的反应是决定牙 种植能否成功的重要因素之一。目前注册的牙种植体系统共220余种，都是以商业高纯钛 (cpTi)及其合金（Ti-6A1_4V)为基材制作而成的。钛属于惰性材料，植入体内后组织反应 表现一定的非特异性和随机性，与骨组织界面则主要表现为机械锁合方式的物理整合，缺 乏有效的化学结合，更为重要的是由于其缺乏生物相容性，植入后会引起一系列的炎性反 应，最终影响治疗效果。钛种植体部分暴露于口腔中，在种植体植入、愈合和行使功能的各 环节中，种植体周围组织均存在着被细菌感染的危险。细菌附着在种植体上会影响新生骨 的生长，导致支持骨的丧失，从而降低种植体-骨界面的机械稳定性，成为种植失败的主要 原因之一，因此控制种植体表面细菌聚集和粘附，对于预防和治疗种植体周围感染具有重 要意义。在种植体植入后的缺血、创伤的应激环境下，促进局部细胞的存活、抗凋亡也是影 响骨整合的重要环节之一。此外，种植体周围新生血管形成也是种植体-骨界面整合的关 键环节，其作用贯穿于整个种植修复过程，影响成骨细胞的粘附、增殖、分化和功能发挥，对 骨再生与骨融合的方式及效果起决定作用。通过种植体表面改性，赋予其良好的生物相容 性、抗菌、抗凋亡、促血管生成活性，形成种植体-骨界面的化学整合是解决上述问题的重 要途径。因此，研发新的功能性口腔种植材料对于提高牙种植体种植的成功率是非常关键 的因素之一。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是如何提高牙种植体种植的成功率。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明首先提供了一种牙种植体（口腔种植体）材料。
[0005] 本发明所提供的牙种植体材料含有基体、阳离子聚合物层、复合层M和复合层N ; 所述复合层M为阴离子多糖层-氯化壳聚糖-多肽A偶联物层复合层，所述阴离子多糖 层-氯化壳聚糖-多肽A偶联物层复合层由阴离子多糖层和氯化壳聚糖-多肽A偶联物层 组成，所述氯化壳聚糖-多肽A偶联物层位于所述阴离子多糖层的表面；所述复合层N为阴 离子多糖层-抗菌肽层复合层，所述阴离子多糖层-抗菌肽层复合层由所述阴离子多糖层 和抗菌肽层组成，所述抗菌肽层位于所述阴离子多糖层的表面；
[0006] 所述阳离子聚合物层由阳离子聚合物制成；所述阴离子多糖层由阴离子多糖制 成；所述氯化壳聚糖-多肽A偶联物层由氯化壳聚糖-多肽A偶联物制成；所述抗菌肽层由 抗菌肽制成。
[0007] 上述牙种植体材料中，所述阳离子聚合物层位于所述基体的表面。
[0008] 上述牙种植体材料中，所述基体可为纯钛或钛合金，具体可为纯钛。
[0009] 上述牙种植体材料中，所述阳离子聚合物可为聚-L-赖氨酸。
[0010] 上述牙种植体材料中，所述阴离子多糖可为硫酸软骨素、透明质酸、肝素和果胶中 至少一种，具体可为硫酸软骨素。
[0011] 上述牙种植体材料中，所述氯化壳聚糖-多肽A偶联物是以N-羟基琥珀酰亚胺和 碳二亚胺为偶联剂将氯化壳聚糖和多肽A偶联得到的偶联物，所述多肽A是具有抗凋亡和 促进血管生成活性的多肽。
[0012] 上述牙种植体材料中，所述氯化壳聚糖和所述多肽A偶联反应中，所述氯化壳 聚糖、所述多肽A、N-羟基琥珀酰亚胺和碳二亚胺的质量比可为（100-1000) :(10-500): (1-10) : (5-100)，具体可为（500 :231. 5 :5. 5 :50)，（500 :115. 5 :5. 5 :50)或（500 :46· 3 : 5. 5 :24);所述偶联反应还包括纯化的步骤，可为将反应液装入截留分子量多8000的透析 袋中置于去离子水中透析48-96h，每6h换一次水，具体可为将反应液装入截留分子量为 8000的透析袋中置于去离子水中透析48h，每6h换一次水。
[0013] 上述牙种植体材料中，所述多肽A的氨基酸序列为SEQ ID No. 1 ;所述抗菌肽的氨 基酸序列为SEQ ID No. 2。
[0014] 上述牙种植体材料中，所述牙种植体材料为下述1)-4)中任一种：
[0015] 1)所述牙种植体材料由所述基体、涂覆于所述基体表面的1层所述阳离子聚合物 层、涂覆于1层所述阳离子聚合物层表面的1层所述复合层M和涂覆于1层所述复合层M 表面的1层所述复合层N组成；
[0016] 2)所述牙种植体材料由所述基体、包覆在所述基体表面的1层所述阳离子聚合物 层、18-34层（如18、26或34层）所述复合层M和4-8层（如4、6或8层）所述复合层N 组成；
[0017] 3)所述牙种植体材料由所述基体、包覆在所述基体表面的1层所述阳离子聚合物 层、18层所述复合层M和4层所述复合层N组成；
[0018] 4)所述牙种植体材料由所述基体、涂覆于所述基体表面的1层所述阳离子聚合物 层、涂覆于1层所述阳离子聚合物层表面的Ml，涂覆于所述Ml表面的Nl，涂覆于所述Nl表 面的M4-1，涂覆于所述M4-1表面的Nl-I，涂覆于所述Nl-I表面的M4-2,涂覆于所述M4-2 表面的N1-2,涂覆于所述N1-2表面的M4-3,涂覆于所述M4-3表面的N1-3,涂覆于所述N1-3 表面的M5组成（实施例中的牙种植体材料2-B);所述Ml为1层所述复合层M，所述Nl为 1层所述复合层N ;所述N1-1、所述N1-2和所述N1-3均为1层所述复合层N ;所述M4-1、所 述M4-2和所述M4-3均为4层所述复合层M ;所述M5为5层所述复合层M。
[0019] 为解决上述技术问题，本发明还提供了所述牙种植体材料的制备方法。
[0020] 本发明所提供的所述牙种植体材料的制备方法，包括在所述基体表面涂覆所述阳 离子聚合物，获得涂覆有阳离子聚合物的材料；在所述涂覆有阳离子聚合物的材料表面涂 覆所述阴离子多糖，获得涂覆有第一层阴离子多糖的材料；在所述涂覆有第一层阴离子多 糖的材料表面涂覆所述氯化壳聚糖-多肽A偶联物，获得涂覆有氯化壳聚糖-多肽A偶联 物的材料；在所述涂覆有氯化壳聚糖-多肽A偶联物的材料表面涂覆所述阴离子多糖，获得 涂覆有第二层阴离子多糖的材料；在所述涂覆有第二层阴离子多糖的材料表面涂覆所述抗 菌肽，获得涂覆有抗菌肽的材料，将该涂覆有抗菌肽的材料称为牙种植体材料1。
[0021] 上述牙种植体材料的制备方法包括对所述牙种植体材料1重复操作A和/或B，所 述操作A为在相应的牙种植体材料表面涂覆所述阴离子多糖得到所述阴离子多糖层，在所 述阴离子多糖层表面涂覆所述氯化壳聚糖-多肽A偶联物，得到所述复合层M ;
[0022] 所述操作B为在相应的牙种植体材料表面涂覆所述阴离子多糖得到所述阴离子 多糖层，在所述阴离子多糖层表面涂覆所述抗菌肽，得到所述复合层N。
[0023] 上述方法中，所述操作A可重复1、20、30、40或1-40次，所述操作B可重复1、3、5、 7或1-20次。
[0024] 上述牙种植体材料的制备方法中，涂覆所述阳离子聚合物在阳离子聚合物溶液中 进行，所述阳离子聚合物溶液由溶质和溶剂组成，所述溶质为所述阳离子聚合物，所述溶剂 为水，所述阳离子聚合物在所述阳离子聚合物溶液中的浓度可为I. 0-5. Omg/mL，具体可为 2. Omg/mL ;所述阳离子聚合物溶液的pH值可为6-7,具体可为7 ;
[0025] 涂覆所述阴离子多糖在阴离子多糖溶液中进行，所述阴离子多糖溶液由溶质和溶 剂组成，所述溶质为所述阴离子多糖，所述溶剂为水，所述阴离子多糖在所述阴离子多糖溶 液中的浓度可为〇. l_5mg/mL，具体可为2. Omg/mL ;所述阴离子多糖溶液的pH值可为6-7， 具体可为6 ;
[0026] 涂覆所述氯化壳聚糖-多肽A偶联物在氯化壳聚糖-多肽A偶联物溶液中进行， 所述氯化壳聚糖-多肽A偶联物溶液由溶质和溶剂组成，所述溶质为所述氯化壳聚糖-多 肽A偶联物，所述溶剂为水，所述氯化壳聚糖-多肽A偶联物在所述氯化壳聚糖-多肽A偶 联物溶液中的浓度可为1-lOmg/mL，具体可为2mg/mL ;所述氯化壳聚糖-多肽A偶联物溶液 的pH值可为6-7，具体可为6 ;
[0027] 涂覆所述抗菌肽在抗菌肽溶液中进行，所述抗菌肽溶液由溶质和溶剂组成，所述 溶质为所述抗菌肽，所述溶剂为水，所述抗菌肽在所述抗菌肽溶液中的浓度可为〇. l_2mg/ mL，具体可为0. 5或2mg/mL ;所述抗菌肽溶液的pH值可为6-7,具体可为7。
[0028] 上述方法中，所述阳离子聚合物溶液具体可为聚-L-赖氨酸盐酸盐溶液，所述 聚-L-赖氨酸盐酸盐溶液由溶质和溶剂组成，所述溶质为聚-L-赖氨酸盐酸盐，所述溶剂为 水，聚-L-赖氨酸盐酸盐在所述聚-L-赖氨酸盐酸盐溶液中的浓度具体可为2. Omg/mL ;所 述聚-L-赖氨酸盐酸盐溶液的pH值具体可为7。
[0029] 上述方法中，所述阴离子多糖溶液具体可为硫酸软骨素硫酸钠盐溶液，所述硫酸 软骨素硫酸钠盐溶液由溶质和溶剂组成，所述溶质为硫酸软骨素硫酸钠盐，所述溶剂为水， 硫酸软骨素硫酸钠盐在所述硫酸软骨素硫酸钠盐溶液中的的浓度具体可为2. Omg/mL ;所 述硫酸软骨素硫酸钠盐溶液的PH值具体可为6。
[0030] 上述牙种植体材料的制备方法包括将所述基体在酸或碱溶液中25-60°C下浸泡 0. 5-12h，然后用去离子水冲洗3-5次，60°C真空干燥，获得处理后的基体；所述酸溶液可为 浓度为〇. 1-1. 4M的H3PO4溶液，具体可为浓度为I. 4M的H 3P04溶液；所述碱溶液可为浓度 为1-7M的NaOH溶液，具体可为浓度为5M的NaOH溶液；所述浸泡温度具体可为60°C ;所 述浸泡时间具体可为4、6和12h ;所述去离子水冲洗次数具体可为3次；将所述处理后的 基体置于所述阳离子聚合物溶液中浸泡30-90min，具体可为浸泡30min，获得所述涂覆有 阳离子聚合物的材料；将所述涂覆有阳离子聚合物的材料置于所述阴离子多糖溶液中浸泡 5-30min，具体可为浸泡15min，获得所述涂覆有第一层阴离子多糖的材料；将所述涂覆有 第一层阴离子多糖的材料置于所述氯化壳聚糖-多肽A偶联物溶液中浸泡5-30min，具体 可为浸泡15min，获得所述涂覆有氯化壳聚糖-多肽A偶联物层的材料；将所述涂覆有氯化 壳聚糖-多肽A偶联物层的材料置于所述阴离子多糖溶液中浸泡5-30min，具体可为浸泡 15min，获得所述涂覆有第二层阴离子多糖的材料；将所述涂覆有第二层阴离子多糖的材料 置于所述抗菌肽溶液中浸泡5-30min，具体可为浸泡15min，获得所述牙种植体材料1。
[0031 ] 上文中，所述氯化壳聚糖的脱乙酰度为95 %，分子量为20万，所述聚-L-赖氨酸的 分子量（基于粘度测定）大于3万。
[0032] 本发明所提供的上述牙种植体材料，或，上述牙种植体材料的制备方法在制备口 腔种植体中的应用也属于本发明保护的范围。
[0033] 实验证明，本发明的牙种植体材料具有良好的生物相容性、抗菌、抗凋亡和促血管 生成活性，能够支持多种细胞（如成骨细胞、软骨细胞）的粘附、存活（抗凋亡）、生长与分 化，促进血管内皮细胞的存活（抗凋亡）、增殖、迀移和形成毛细管样的管腔结构，同时抑制 牙周常见致病菌的粘附和存活，具有持久、高效的杀菌、抗感染能力，能够加速种植体周围 骨创的愈合和实现种植体-骨界面的化学结合，提高了口腔种植的成功率，缩短了治疗时 间。经过12h厌氧培养后，与牙种植体材料2-BCK相比，牙种植体材料2-B对牙龈卟啉单胞 菌P. g的抗菌率达到92. 26%，说明牙种植体材料2-B对种植体周围炎的敏感菌有较好的抑 制作用。相对于牙种植体材料纯钛，Actin免疫荧光染色表明牙种植体材料2-B (改性组） 表面的细胞黏附更多，细胞骨架蛋白表达更多，更利于细胞的黏附和伸展。相对于牙种植体 材料纯钛，牙种植体材料2-B (改性组）表面细胞增殖情况明显优于纯钛组，在成骨细胞接 种的第7天，改性组的表面细胞增殖率是对照组的1. 2倍，差异有统计学意义（P〈0. 05)，说 明具有更强的增殖活性。本发明的牙种植体材料的制备方法简单，在口腔种植领域具有良 好的应用前景。
【附图说明】
[0034] 图1为牙种植体材料2-B的Actin免疫荧光染色实验结果。
[0035] 图2为牙种植体材料2-B表面成骨细胞增殖结果。其中，Ti/chi代表牙种植体材 料2-B (改性组）；CpTi代表纯钛组。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合【具体实施方式】对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐 明本发明，而不是为了限制本发明的范围。
[0037] 下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。