一种钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层及其制备方法和应用

本发明属于牙科种植材料领域，具体涉及一种钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层及其制备方法和应用。

背景技术：

1、口腔种植已成为牙缺失修复的首选治疗方式，但种植治疗也可能会因一些并发症而失败，如种植体周围黏膜炎、种植体周围炎等种植体周围感染，严重威胁患者生活质量。种植体需要在口腔中长时间服役，而口腔复杂微生物群的存在对种植体提出了巨大挑战，一旦细菌开始定植于种植体表面将会形成难以清除的生物膜。

2、近年来，多个领域的研究人员相互合作，在钛种植体表面构建抗菌涂层，以赋予种植体表面抗菌性能。钛种植体表面抗菌涂层目前还没有统一分类标准，根据涂层的抗菌机制不同可以分为：抗菌黏附涂层、接触杀菌涂层，释放杀菌涂层等。抗黏附涂层和接触杀菌涂层属于被动涂层，不能够主动杀灭种植体周围环境中的细菌，因此抗菌效果仍有待提高。释放杀菌涂层能够主动释放杀菌物质杀灭种植体表面以及周围细菌，然而这类涂层往往缺乏可控性，面临着杀菌药物暴释的问题，不能够实现可控的药物递送抗菌功能。

3、此外，与天然牙相比，种植体周围结缔组织愈合类似瘢痕组织，其少血管少细胞，缺少与天然牙产生黏附作用的结构如半桥粒，只有少量与种植体长轴平行的胶原纤维，导致软组织封闭形成后抵御细菌侵袭的能力弱，继而产生炎症等并发症；尤其在牙周病、颌面缺损及牙槽窝感染等不良微生态环境条件下种植，更容易产生种植体周围感染，且一旦发生难以逆转，影响种植体成功率。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层及其制备方法和应用，以解决现有的种植体基台表面涂层抵御细菌侵袭能力较差易引发炎症从而影响种植体成功率的技术难题。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开的一种钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层的制备方法，包括以下步骤：

4、1)将纯钛片在氧气氛围下进行表面活化处理；

5、2)配制左旋多巴tris-hcl溶液，然后向其中加入季戊四醇四烯基(3-巯基丙酸)的丙酮溶液，混匀制得反应溶液；

6、3)将步骤1)处理后的钛片悬吊浸没于步骤2)制得的反应溶液中，磁力搅拌处理24～48h，然后将钛片浸没于十二羰基三铁的丙酮溶液中，在氮气氛围下避光沉积处理8～14h，然后经清洗、干燥处理，制得钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层。

7、优选地，步骤1)中，将纯钛片置于低温低压等离子喷溅机中，工作参数为：氧气流速为80ml/min，电压220v，电流0.6a，处理时间为300s。

8、优选地，步骤2)中，左旋多巴tris-hcl溶液的ph值为8.0～9.0，浓度为4.2mm。

9、进一步优选地，左旋多巴tris-hcl溶液的ph值优选为8.5。

10、优选地，步骤2)中，季戊四醇四烯基(3-巯基丙酸)的丙酮溶液的质量浓度为1mg/ml，且该季戊四醇四烯基(3-巯基丙酸)的丙酮溶液中季戊四醇四烯基(3-巯基丙酸)的体积分数为3～5％。

11、优选地，该季戊四醇四烯基(3-巯基丙酸)的丙酮溶液中季戊四醇四烯基(3-巯基丙酸)的体积分数为3.85％。

12、优选地，步骤2)中，反应溶液中左旋多巴与季戊四醇四烯基(3-巯基丙酸)的摩尔比为4:1。

13、优选地，步骤3)中，十二羰基三铁的丙酮溶液的质量浓度为4～5mg/ml。

14、进一步优选地，步骤3)中，十二羰基三铁的丙酮溶液的质量浓度为5mg/ml。

15、优选地，步骤3)中，清洗是使用无水乙醇和超纯水交替冲洗钛片表面除去未结合物质，干燥是采用氮气吹干。

16、优选地，纯钛片在使用前先对其表面进行砂纸逐级抛光处理，然后依次使用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗，高压灭菌消毒后干燥备用。

17、本发明还公开了采用上述的制备方法制得的钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层，该抗菌涂层能够协同光热效应和响应近红外激光释放co气体分子发挥抗菌作用。

18、本发明还公开了上述的钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层在制备牙科种植基台中的应用。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明公开的钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层的制备方法，首先将纯钛片在氧气氛围下进行表面活化处理，使得钛表面具有丰富羟基，利于后续左旋多巴沉积，本发明选择左旋多巴相比于常用的多巴胺具有更好的生物相容性，同时具有能够增强钛表面亲水性，同时本发明使用的交联剂季戊四醇四烯基(3-巯基丙酸)具有丰富的巯基，一方面能够通过迈克尔加成反应与左旋多巴的苯环连结，另一方面能够与一氧化碳供体十二羰基三铁发生耦合。经本发明制备得到的能够在基台与软组织结合的部位表面光热激活一氧化碳抗菌涂层，能够响应近红外激光释放一氧化碳的种植基台，以减少细菌的黏附、菌斑形成，促进软组织结合部位形成良好的生物封闭，从而减少种植体周围炎的发生，降低种植失败率，因此能够有效解决现有的种植体基台表面涂层抵御细菌侵袭能力较差易引发炎症的技术难题。

21、进一步地，本发明使用低温低压等离子喷溅机(工作参数为：氧气流速为80ml/min，电压220v，电流0.6a，处理时间为300s)活化钛片，使得钛表面具有丰富羟基。

22、进一步地，本发明研究了沉积时间对涂层厚度的影响，发现在48h之前，厚度随时间而增大，而72h时厚度大幅降低，因此左旋多巴沉积时间优选为48h。

23、进一步地，本发明研究了左旋多巴与交联剂投料比的涂层亲水性的影响，发现投料比为1：1、4：1时亲水性极佳，而投料比为8：1、16：1时，亲水性大幅度下降，考虑到一分子交联剂含有4分子可结合巯基，我们最终选定投料比为4:1。

24、进一步地，本发明研究了十二羰基三铁浓度对生物相容性的影响，发现浓度超过5mg/ml时，生物相容性下降，因此浓度选定为5mg/ml。

25、进一步地，能够协同光热效应和响应近红外激光释放co气体分子共同发挥抗菌功效，能够有效杀灭种植体周围的金黄色葡萄球菌以及牙龈卟啉单胞菌，实现预防种植体周围炎的目的。

技术特征：

1.一种钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层的制备方法，步骤1)中，将纯钛片置于低温低压等离子喷溅机中，工作参数为：氧气流速为80ml/min，电压220v，电流0.6a，处理时间为300s。

3.根据权利要求1所述的钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层的制备方法，步骤2)中，左旋多巴tris-hcl溶液的ph值为8.0～9.0，浓度为4.2mm。

4.根据权利要求1所述的钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层的制备方法，步骤2)中，季戊四醇四烯基(3-巯基丙酸)的丙酮溶液的质量浓度为1mg/ml，且该季戊四醇四烯基(3-巯基丙酸)的丙酮溶液中季戊四醇四烯基(3-巯基丙酸)的体积分数为3～5％。

5.根据权利要求1所述的钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层的制备方法，步骤2)中，反应溶液中左旋多巴与季戊四醇四烯基(3-巯基丙酸)的摩尔比为4:1。

6.根据权利要求1所述的钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层的制备方法，步骤3)中，十二羰基三铁的丙酮溶液的质量浓度为4～5mg/ml。

7.根据权利要求1所述的钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层的制备方法，步骤3)中，清洗是使用无水乙醇和超纯水交替冲洗钛片表面除去未结合物质，干燥是采用氮气吹干。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层的制备方法，其特征在于，纯钛片在使用前先对其表面进行砂纸逐级抛光处理，然后依次使用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗，高压灭菌消毒后干燥备用。

9.采用权利要求1～8中任意一项所述的制备方法制得的钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层，其特征在于，该抗菌涂层能够协同光热效应和响应近红外激光释放co气体分子发挥抗菌作用。

10.权利要求9所述的钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层在制备牙科种植基台中的应用。

技术总结
本发明公开了一种钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层及其制备方法和应用，包括：1)将纯钛片在氧气下进行表面活化处理；2)配制左旋多巴Tris‑HCL溶液，然后向其中加入季戊四醇四烯基(3‑巯基丙酸)的丙酮溶液，混匀制得反应溶液；3)将步骤1)处理后的钛片悬吊浸没于步骤2)制得的反应溶液中，磁力搅拌处理后将钛片浸没于十二羰基三铁的丙酮溶液中，在氮气氛围下避光沉积处理，然后经清洗、干燥处理，制得钛基底表面光热激活一氧化碳释放抗菌涂层。本发明制备得到的抗菌涂层能够响应近红外激光释放一氧化碳的种植基台，以减少细菌的黏附、菌斑形成，促进软组织结合部位形成良好的生物封闭，从而减少种植体周围炎的发生，降低种植失败率。

技术研发人员：魏洪波,周铭浩,于婧薇
受保护的技术使用者：中国人民解放军空军军医大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15