一种生物矿化层/光固化树脂复合材料以及制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种生物矿化层/光固化树脂复合材料以及制备方法和应用，该生物矿化层/光固化树脂复合材料具有类牙釉质有序结构的羟基磷灰石再矿化层、和形成于所述再矿化层表面的光固化树脂，所述再矿化层是由生物活性玻璃在酸性氨基酸作用下通过生物矿化而形成的。本发明专利技术利用生物矿化的基本原理，将氨基酸作为有机添加剂，将生物活性玻璃作为无机矿物质，通过生物矿化形成具有类牙釉质有序结构的羟基磷灰石再矿化层，从而可以有效修复酸蚀牙釉质表面，同时再矿化层与光固化树脂复合进行力学增强，能够使形成的复合层具有良好的显微硬度。

【技术实现步骤摘要】
一种生物矿化层/光固化树脂复合材料以及制备方法和应用
本专利技术属于材料科学、仿生学、高分子科学技术以及医用生物材料领域，涉及一种生物矿化层/光固化树脂复合材料以及制备方法和应用。
技术介绍
牙釉质内有序排列的釉柱结构对牙釉质的机械强度起决定性作用。作为牙体最外层，牙釉质容易受到细菌代谢或是酸性食品的腐蚀而损坏，在酸蚀牙釉质表面重建釉质样结构是牙齿修复领域的重要课题。与生物矿化相关的蛋白大多具有非常多的酸性氨基酸残基，如谷氨酸和天冬氨酸(MaterialsScienceandEngineeringC54(2015)150–157)。介孔生物活性玻璃具有较高的比表面积和高的钙磷组成，在体液环境中可以发生离子交换，从而可以在材料表面很快发生矿化(AppliedSurfaceScience283(2013)833–842)。由于其良好的生物活性，已应用在牙科修复材料中。光固化复合树脂由于具有强度高，良好的可塑性及固化后可打磨抛光等优点，在牙科修复领域受到了广泛关注。中国专利CN103919686A公开一种牙体修复用复合材料，其由纳米羟基磷灰石和树脂基体构成，中国专利CN101390813A公开了在酸蚀过的牙釉质或牙本质表面上填充含功能单体PMDM及改性羟基磷灰石的齿科修复树脂，但是这些现有技术中，羟基磷灰石不能与牙体很好地结合而起到表面修复作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可用于修复酸蚀牙釉质表面的生物矿化层/光固化树脂复合材料以及制备方法和应用。一方面，本专利技术提供一种生物矿化层/光固化树脂复合材料，其具有类牙釉质有序结构的羟基磷灰石再矿化层、和形成于所述再矿化层表面的光固化树脂，所述再矿化层是由生物活性玻璃在酸性氨基酸作用下通过生物矿化而形成的。本专利技术利用生物矿化的基本原理，将氨基酸作为有机添加剂，将生物活性玻璃作为无机矿物质，通过生物矿化形成具有类牙釉质有序结构的羟基磷灰石再矿化层，从而可以有效修复酸蚀牙釉质表面，同时再矿化层与光固化树脂复合进行力学增强，能够使形成的复合层具有良好的显微硬度。较佳地，所述再矿化层是在酸蚀牙釉质表面原位形成的。本专利技术通过生物矿化在酸蚀牙釉质表面原位构建具有有序结构的羟基磷灰石再矿化层，再经过光固化树脂力学增强，形成具有类牙釉质结构的羟基磷灰石/树脂复合牙齿保护层，其呈现出良好的显微硬度，具有优良的保护牙齿的功能。原位修复牙釉质，具有更好的力学性能。较佳地，所述再矿化层与所述光固化树脂的质量比为1:1～9:1。较佳地，所述再矿化层的厚度为10纳米～1微米。较佳地，所述生物活性玻璃为具有介孔结构的微米级粉体，呈蠕虫状，长1-8微米，直径100-300纳米，介孔孔径为5～10纳米，BET比表面积为200-600m2/g。较佳地，所述酸性氨基酸为天门冬氨酸和/或谷氨酸。另一方面，本专利技术提供上述生物矿化层/光固化树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：将基底材料、优选为酸蚀牙釉质置于酸性氨基酸水溶液或生物活性玻璃浆体中浸泡一段时间后，取出并清洗表面，然后置于生物活性玻璃浆体或酸性氨基酸水溶液中浸泡一段时间后，取出并清洗表面，再置于模拟口腔溶液浸泡一段时间，从而在基底材料表面形成具有类牙釉质有序结构的羟基磷灰石再矿化层；在所得的再矿化层表面滴加含有引发剂的光固化树脂单体溶液，光照聚合，即得到所述生物矿化层/光固化树脂复合材料。本专利技术通过氨基酸调控的生物矿化在酸蚀牙釉质表面构建再矿化层，以及再矿化层与光固化复合树脂复合以提高牙釉质表面显微硬度，从而可用于牙釉质表面修复。本专利技术的制备方法原料廉价易得，过程简单可控。较佳地，所述酸性氨基酸水溶液的浓度为0.1wt％-1wt％，在酸性氨基酸水溶液中的浸泡时间为12小时～48小时。较佳地，所述生物活性玻璃浆体的浓度为0.1wt％-10wt％，在生物活性玻璃浆体中的浸泡时间为10分钟～60分钟。较佳地，在模拟口腔溶液中的浸泡时间为1天～7天。较佳地，所述光固化树脂单体溶液包括一种或几种带有双甲基丙烯酸酯基官能团的主单体、以及一种或几种双甲基丙烯酸酯基稀释单体，所述光引发剂包括樟脑醌，1-苯基-1,2-丙二酮，2,3-丁二酮中的至少一种，光照聚合时间为1～5分钟。再一方面，本专利技术还提供上述生物矿化层/光固化树脂复合材料在制备牙釉质表面修复材料中的应用。附图说明图1为原始牙釉质表面的扫描电镜照片；图2为酸蚀牙釉质表面的扫描电镜照片；图3为再矿化处理之后的牙釉质表面的扫描电镜照片。具体实施方式以下结合附图和下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术一方面提供了一种生物矿化层/光固化树脂复合材料，包括：具有类牙釉质有序结构的羟基磷灰石再矿化层、和形成于所述再矿化层表面的光固化树脂。所述再矿化层是由生物活性玻璃在酸性氨基酸作用下通过生物矿化而形成的。优选地，所述再矿化层是由生物活性玻璃在酸性氨基酸作用下通过生物矿化在酸蚀牙釉质表面原位形成的。即、通过氨基酸调控的生物矿化在酸蚀牙釉质表面构建再矿化层，以及与光固化树脂复合以提高牙釉质表面显微硬度，从而用于牙釉质表面修复。所述生物活性玻璃可以是多组分的组成可调的非晶材料。主要为SiO2-CaO类和SiO2-CaO-P2O5类生物活性玻璃，采用的SiO2：CaO：P2O5摩尔比为1:0.42～3:0～0.1。另外，所述生物活性玻璃可以是具有介孔结构的微米级粉体，呈蠕虫状，长1～8微米，直径100～300纳米，介孔孔径为5～10纳米，BET比表面积为200～600m2/g。所述酸性氨基酸优选为必需氨基酸，更优选为谷氨酸和/或天冬氨酸。所述再矿化层的厚度可为10纳米～1微米。所述再矿化层的成分包括羟基磷灰石。而且所述再矿化层具有类牙釉质有序棒状结构。因此，可以很好地修复酸蚀牙釉质表面。光固化树脂可以是通过光固化树脂单体在引发剂和光照作用下形成。作为光固化树脂单体，例如可以是由一种或几种带有双甲基丙烯酸酯基(DMA)官能团的主单体、一种或几种DMA稀释单体组成。光引发剂包括但不限于樟脑醌，1-苯基-1,2-丙二酮，2,3-丁二酮等。也可以采用其它口腔临床医学应用的光固化树脂单体及引发剂。所述再矿化层与所述光固化树脂的质量比可为1:1～9:1。再矿化层与光固化树脂复合进行力学增强，能够使形成的复合层具有良好的显微硬度。本专利技术的生物矿化层/光固化树脂复合材料可以以酸蚀牙釉质表面为基底进行制备。即、以酸蚀牙釉质表面为基底，以氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸等酸性氨基酸)为有机添加剂，在加有无机矿物质(生物活性玻璃等)的体系中，通过生物矿化的方法在酸蚀牙釉质表面原位构建具有类牙釉质有序结构的羟基磷灰石再矿化层，再经过光固化树脂复合后，形成具有类牙釉质结构的羟基磷灰石/树脂复合牙齿保护层，形成的类牙釉质表面呈现出良好的显微硬度，具有优良的保护牙齿的功能。在一个示例中，本专利技术的生物矿化层/光固化树脂复合材料通过如下方法制备。步骤1、表面光洁的牙釉质表面经酸蚀处理，用去离子水反复清洗待用；步骤2、将用氨基酸溶液和无机矿物质对步骤1中酸蚀牙釉质表面进行原位矿化：将酸蚀牙釉质放入一定浓度的酸性氨基酸(优选天门冬氨酸和谷氨酸)水溶液中浸泡一段时间；取出酸蚀牙釉质用去离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物矿化层/光固化树脂复合材料，其特征在于，包括：具有类牙釉质有序结构的羟基磷灰石再矿化层、和形成于所述再矿化层表面的光固化树脂，所述再矿化层是由生物活性玻璃在酸性氨基酸作用下通过生物矿化而形成的。

【技术特征摘要】
1.一种生物矿化层/光固化树脂复合材料，其特征在于，包括：具有类牙釉质有序结构的羟基磷灰石再矿化层、和形成于所述再矿化层表面的光固化树脂，所述再矿化层是由生物活性玻璃在酸性氨基酸作用下通过生物矿化而形成的。2.根据权利要求1所述的生物矿化层/光固化树脂复合材料，其特征在于，所述再矿化层是在酸蚀牙釉质表面原位形成的。3.根据权利要求1或2所述的生物矿化层/光固化树脂复合材料，其特征在于，所述再矿化层与所述光固化树脂的质量比为1：1～9：1。4.根据权利要求1至3中任一项所述的生物矿化层/光固化树脂复合材料，其特征在于，所述再矿化层具有类牙釉质的棒状结构，其厚度为10纳米～1微米。5.根据权利要求1至4中任一项所述的生物矿化层/光固化树脂复合材料，其特征在于，所述生物活性玻璃为具有介孔结构的微米级粉体，呈蠕虫状，长1～8微米，直径100～300纳米，介孔孔径为5～10纳米，BET比表面积为200～600m2/g。6.根据权利要求1至5中任一项所述的生物矿化层/光固化树脂复合材料，其特征在于，所述酸性氨基酸为天门冬氨酸和/或谷氨酸。7.一种权利要求1至6中任一项所述的生物矿化层/光固化树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将基底材料、优选为酸蚀牙釉质置于酸性氨基酸水溶液或生物活性玻璃浆体...

【专利技术属性】
技术研发人员：常江，周艳玲，周杨，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31