一种用于位点保存的抗菌促成骨气凝胶、其制备方法及应用

本发明涉及牙种植修复，尤其涉及一种用于位点保存的抗菌促成骨气凝胶、其制备方法及应用。

背景技术：

1、牙周炎是成年人失牙的主要原因，现如今随着种植集采的政策颁布，缺失牙种植修复逐渐成为主流。种植手术中受植区良好的骨条件是实现植体和骨整合的重要因素。然而失牙后软组织会优先占据牙槽窝，往往会出现生理性的牙槽嵴萎缩，不利于后期的种植修复。因此，在拔牙同期进行位点保存，是解决这一问题的关键。

2、常见的位点保存技术包括：自体骨移植、牵张成骨、即刻种植、骨组织引导再生术、生物胶原技术。其中，自体骨移植尽管生物相容性好、成骨能力强，但取骨处易引起感染、疼痛等二次伤害；口内牵张成骨占据空间，患者舒适感大打折扣，口外牵张成骨易形成瘢痕；即刻种植对拔牙创要求较高；骨组织引导再生术会加重患者的经济负担；故在临床上患者选择更多的是生物胶原技术，即在拔牙窝内放置可吸收胶原材料作为细胞生长依附的支架，加速自体骨组织的修复。

3、然而，临床上目前使用的胶原海绵成分均为天然胶原蛋白，力学性能不佳、降解速度快、成骨诱导性差，且不具备抗菌作用。因此亟需新的材料来解决现有生物胶原存在的上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的之一，就在于提供一种用于位点保存的抗菌促成骨气凝胶的制备方法，以解决上述的现有位点保存术中所用的胶原海绵力学性能不佳、降解速度快、成骨诱导性差、不具备抗菌作用的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种用于位点保存的抗菌促成骨气凝胶的制备方法，包括下述步骤：

3、（1）制备前驱液：将2～4重量份pgla、0.5～1.5重量份ha、0.2～0.8重量份zno溶于42～48重量份六氟异丙醇溶液中，52～58℃油浴恒温加热搅拌，得到静电纺丝前驱液；

4、（2）静电纺丝：采用步骤（1）所得的前驱液进行静电纺丝，得到纳米纤维膜；

5、（3）制备匀浆液：将步骤（2）所得纳米纤维膜浸泡在体积百分比为15%～25%的叔丁醇溶液中，然后在均质机中搅拌，得到匀浆液，这里优选将步骤（2）所得纳米纤维膜剪成小片后，再浸泡在上述叔丁醇溶液中，这样得到匀浆液更容易；

6、（4）冷冻干燥：将匀浆液离心，沉淀物冷冻，真空冷冻干燥至样品完全干燥；

7、（5）交联：73～77℃真空热交联11～13h，即得。

8、作为优选的技术方案，步骤（1）中，所述搅拌时间为21～28h。

9、作为优选的技术方案，步骤（2）中，所述静电纺丝的参数为：流速1～3ml/h，针尖距离12～18cm，电压15～19kv/-0.4～-0.8kv，针孔17～21号。

10、作为优选的技术方案，步骤（3）中，浸泡前将纳米纤维膜剪成0.2～0.8cm×0.2～0.8cm小片；

11、作为优选的技术方案，步骤（3）中，所述搅拌为在11000～15000rpm下搅拌20～40min。

12、作为优选的技术方案，步骤（4）中，冷冻方法为置于24孔板内在-18～-22℃冷冻过夜，真空冷冻干燥70～74h。

13、用于位点保存的材料需要满足高孔隙率、高机械强度、促进成骨及成血管、良好的生物相容性、可降解的要求。气凝胶是指孔隙率大于90%、具有高比表面积的开孔固体网络结构。到目前为止，暂未见采用气凝胶用于位点保存的报道，本申请的发明人究其原因，可能：一是气凝胶和位点保存都是比较新颖的概念，目前气凝胶在骨缺损中的应用主要是颅骨缺损，暂未见在位点保存中的应用；二是纳米纤维气凝胶的制备本身比较复杂，需要昂贵的器械和繁琐的步骤，孔隙率大于90%才视为成功；三是位点保存需要先拔牙，将气凝胶放置其中之后需要缝合，对于操作者的技术要求较高；四是以往溶胶凝胶法生成的气凝胶力学性能和孔隙率均不如纳米纤维气凝胶，在骨缺损中易坍塌，无法起到支架的作用。本申请的发明人通过大量试验证明，相比于其他材料，气凝胶孔隙率更高、孔径更小，更有利于细胞的黏附和生长；同时气凝胶的三维互联和多孔网状结构模拟了松质骨的天然结构，比二维的膜材料更能介导调节细胞的生长、迁移、分化等生理反应，对调节骨形成和骨改建有重要作用。

14、聚乙丙交酯（即pgla）是一种常见的合成高分子，降解产物为水和二氧化碳，对人体无毒无害，是医用缝线的主要成分。羟磷灰石（即ha）是骨的主要无机成分，具有良好的生物相容性和骨导电性，降解释放钙离子和磷离子，在骨再生过程中具有不可替代的作用，常用于生物医学材料的制备。氧化锌（zno）可抑制细菌定植，刺激m2型巨噬细胞生成，能增强骨生成和血管生成，低浓度氧化锌生物相容性好。本发明是以聚乙丙交酯为主体，制备成纳米纤维，羟磷灰石和氧化锌以颗粒的形式附着在纤维上，从而赋予纤维更多的功能，比如羟磷灰石促进成骨，氧化锌抗菌。

15、尽管以上组分均为生物医学材料的常见组分，但三者的组合并不常见，且未见文献报道将其制备为气凝胶，因此尝试构建pgla@ha@zno气凝胶以满足临床需要。前期预实验摸索了材料组分比例，如下表1所示。

16、表1 不同材料组分比例的试验结果

17、本发明的目的之二，在于提供一种采用上述的方法制备得到的气凝胶。

18、本发明的目的之三，在于提供一种上述的气凝胶的应用，用于牙种植修复过程中的位点保存。

19、与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明成功制备出孔隙率高、力学性能优良的气凝胶材料，对牙龈卟啉单胞菌具有抑制作用，对大鼠骨髓间充质干细胞具有促进增殖、迁移和成骨分化作用。

技术特征：

1.一种用于位点保存的抗菌促成骨气凝胶的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述搅拌时间为21～28h。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述静电纺丝的参数为：流速1～3ml/h，针尖距离12～18cm，电压15～19kv/-0.4～-0.8kv，针孔17～21号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，浸泡前将纳米纤维膜剪成0.2～0.8cm×0.2～0.8cm小片。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述搅拌为在11000～15000rpm下搅拌20～40min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）中，冷冻方法为置于24孔板内在-18～-22℃冷冻过夜，真空冷冻干燥70～74h。

7.权利要求1-6任意一项的方法制备得到的气凝胶。

8.权利要求7所述的气凝胶的应用，其特征在于，用于牙种植修复过程中的位点保存。

技术总结
本发明公开了一种用于位点保存的抗菌促成骨气凝胶的制备方法，属于牙种植修复技术领域，其制备方法包括采用羟磷灰石、聚乙丙交酯和氧化锌制备前驱液、静电纺丝、制备匀浆液、冷冻干燥和交联等步骤，还公开了上述制备方法所制得的气凝胶及其在位点保存中的应用；本发明制备出孔隙率高、力学性能优良的气凝胶材料，对牙龈卟啉单胞菌具有抑制作用，对大鼠骨髓间充质干细胞具有促进增殖、迁移和成骨分化作用。

技术研发人员：丁一,涂缘,郭淑娟,谭淋
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27