等离子体浸没离子注入技术对种植牙钉进行表面改性的方法技术

本发明专利技术涉及一种等离子体浸没离子注入技术对种植牙钉进行表面改性的方法，所述方法包括激发锌阴极和银阴极分别作为锌离子等离子体源和银离子等离子体源，等离子体浸没离子注入技术对种植牙钉表面注入锌离子和银离子进行表面改性。

【技术实现步骤摘要】
等离子体浸没离子注入技术对种植牙钉进行表面改性的方法
本专利技术涉及一种对种植牙钉进行表面改性的方法，更确切地说是涉及一种通过等离子体浸没离子注入技术对种植牙钉进行表面改性的方法。
技术介绍
牙齿，是指人嘴中具有一定形态的高度钙化的组织，有咀嚼、帮助发音和保持面部外形的功能。在一个人的生活当中，牙齿会在正常使用的过程中不断受到磨损。此外，一些不良的生活习惯，如爱吃甜食、不注重口腔健康，对牙齿造成的损害则更加严重。现代社会存在牙齿方面问题的人群不在少数，许多人不得不面临牙齿脱落，需要种植假牙，才能缓解因牙齿缺少导致的不便。在近几十年里，口腔种植学迅速发展并成熟，种植假牙作为一种与天然牙功能、结构以及美观效果十分相似的修复方式，已经成为口腔医学界解决患者缺牙问题的首选。但是，目前在假牙移植方面，有这样的问题：由于植入牙钉的表面生物活性、成骨活性和抗菌性能尚不够理想，致使植入材料骨整合能力弱，与人体组织结合不佳。因此，如何提高植入牙钉的生物活性和抗菌性能，从而提高植入材料的骨整合能力，是牙齿种植领域的热点问题之一。
技术实现思路
对于假牙移植领域植入牙钉的表面生物活性、成骨活性和抗菌性不够理想的问题，本专利技术通过等离子体浸没离子注入技术，将锌离子和银离子注入种植牙钉的表面，对种植牙钉的表面进行改性，从而提高种植材料的表面生物活性、成骨活性和抗菌性能。本专利技术提供一种通过等离子体浸没离子注入技术对种植牙钉进行表面改性的方法，所述方法包括激发锌阴极和银阴极分别作为锌离子等离子体源和银离子等离子体源，等离子体浸没离子注入技术对种植牙钉表面注入锌离子和银离子进行表面改性。经本专利技术表面改性处理得到的种植牙钉，其耐腐蚀性能有所提高，并且对大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSC细胞)的增殖，分化和成骨相关基因的表达具有显著促进作用，而且本专利技术的改性方法可控性好，有较强的实用性。本专利技术所述等离子体浸没离子注入(PIII)技术在种植牙钉表面进行锌/银二元离子注入工艺参数优选为：真空室温度20～50℃，本底真空度3.0×10-3～5.0×10-3Pa，注入电压-10～-40kV，频率5～9Hz，脉宽200～550μs，锌、银总注入时间0.5～2.0h。本专利技术所述等离子体浸没离子注入(PIII)技术在种植牙钉表面进行锌/银二元离子注入的顺序为：先锌后银(Zn-Ag-PIII)、先银后锌（Ag-Zn-PIII）或锌银同时共注（Zn/Ag-PIII）。优选地，本专利技术所述方法为利用等离子体浸没离子注入(PIII)技术在种植牙钉表面进行锌、银二元离子共注入，锌/银共注入时间0.5～2.0h。所述共注入为同时激发以锌和银为阴极的两个脉冲阴极弧等离子体源进行等离子体浸没离子注入。本专利技术所述材料为钛或者钛合金种植牙钉。本专利技术所述锌阴极采用纯锌制成。本专利技术所述银阴极采用纯银制成。本专利技术所述等离子体浸没离子注入(PIII)技术能对复杂的三维工件进行表面改性，且可控性好，有较强的实用性。银作为一种具有广谱抗菌性的良好无机抗菌材料，早在公元前就已被人们用来预防感染。而银的抗菌机理至今未被完全阐明，有文献报道银能通过与细菌内含有巯基的蛋白质反应，阻碍细菌正常的生命活动从而杀死细菌；也有研究表明银能阻碍电子在细菌膜上的转移，破坏细菌结构(NatMater2008,7:236-241)。另一方面，有研究表明嵌入材料表面的银纳米颗粒不但不会对成骨细胞造成毒性，反而具有一定的促进成骨细胞增殖的作用(Biomaterials2011,32:693-705)。因此，银离子注入种植牙钉表面可以显著提高植入材料的抗菌性能。锌作为生命体必需的微量元素之一，对维持多种蛋白功能和结构起到至关重要的作用。研究表明，锌能够刺激细胞增殖，促进细胞碱性磷酸酶活性，促进胶原蛋白合成，提高成骨相关基因的表达(BiochemicalandBiophysicalResearchCommunications2011,412:273-278.)，从而起到促进成骨，提高植入材料与骨的结合。另一方面，合适浓度的锌亦可起到一定的抗菌作用(Biomaterials2013.34:3467-3478.)。因此，锌离子注入种植牙钉表面能够显著改善植入材料的生物活性。本专利技术的有益效果：经本专利技术表面改性处理得到的种植牙钉，其耐腐蚀性能有所提高，并且对大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSC细胞)的增殖，分化和成骨相关基因的表达具有显著促进作用。细胞增殖结果证实，经本专利技术改性处理得到的种植牙钉可以提高rBMSCs细胞增殖；碱性磷酸酶活性实验，胶原染色实验和茜素红染色实验结果表明，经过本专利技术改性处理得到的种植牙钉可以促进rBMSCs细胞骨向分化；实时定量PCR实验证实，经本专利技术改性处理得到的种植牙钉可以提高成骨相关基因(ALP，Runx2，OCN和Col-I)的表达。本专利技术可用于改善种植牙钉的生物活性和抗菌性能。附图说明图1为经实施例1改性处理得到的种植牙钉表面锌和银的XPS深度分布图；图2(a)为经实施例1改性处理得到的种植牙钉表面和内部锌的XPS高分辨谱；图2(b)为经实施例1改性处理得到的种植牙钉表面银的XPS高分辨谱；图3为经实施例2改性处理得到的种植牙钉表面锌和银的XPS深度分布图；图4(a)为经实施例2改性处理得到的种植牙钉表面和内部锌的XPS高分辨谱；图4(b)为经实施例2改性处理得到的种植牙钉表面银的XPS高分辨谱；图5为经实施例3改性处理得到的种植牙钉表面锌和银的XPS深度分布图；图6(a)为经实施例3改性处理得到的种植牙钉表面和内部锌的XPS高分辨谱；图6(b)为经实施例3改性处理得到的种植牙钉表面银的XPS高分辨谱；图7为经本专利技术改性处理得到的种植牙钉腐蚀电位分析图，其中：Zn/Ag-PIII表示采用锌银共注入方式改性处理得到的样品，Zn-Ag-PIII表示采用先锌后银注入方式改性处理得到的样品，Ag-Zn-PIII表示采用先银后锌注入方式改性处理得到的样品；图8为经本专利技术改性处理得到的种植牙钉表面干细胞增殖实验结果；图9为经本专利技术改性处理得到的种植牙钉表面碱性磷酸酶活性实验结果；图10为经本专利技术改性处理得到的种植牙钉表面胶原染色实验结果；图11为经本专利技术改性处理得到的种植牙钉表面茜素红染色实验结果；图12为经本专利技术改性处理得到的种植牙钉第7天的RT-PCR实验结果；图13为经本专利技术改性处理得到的种植牙钉第14天的RT-PCR实验结果；图14为经本专利技术改性处理得到的种植牙钉抗大肠杆菌的实验结果(图片由扫描电子显微镜拍摄)；图15为经本专利技术改性处理得到的种植牙钉抗金黄色葡萄球菌的实验结果(图片由扫描电子显微镜拍摄)。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明，附图和实施例仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术的内容。本领域的技术人员根据本专利技术的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本专利技术的保护范围。本专利技术的目的在于，通过等离子体浸没离子注入技术对种植牙钉进行表面改性的方法，解决种植牙钉的表面生物活性、成骨活性和抗菌性能不佳的问题，提高植入材料的骨整合能力和抗菌能力。实施例1将经过喷砂酸处理的种植牙钉超声清洗后，自然干燥待用。采用等离子体浸没离子注入(PIII)技术，将锌和银二元离子注入种植牙钉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过等离子体浸没离子注入技术对种植牙钉进行表面改性的方法，其特征在于，所述方法包括激发锌阴极和银阴极分别作为锌离子等离子体源和银离子等离子体源，等离子体浸没离子注入技术对种植牙钉表面注入锌离子和银离子进行表面改性。

【技术特征摘要】
1.一种通过等离子体浸没离子注入技术对种植牙钉进行表面改性的方法，其特征在于，所述方法包括激发锌阴极和银阴极分别作为锌离子等离子体源和银离子等离子体源，利用等离子体浸没离子注入技术对种植牙钉表面注入锌离子和银离子进行表面改性，以改善种植牙钉的生物活性和抗菌性能，其中，对种植牙钉表面进行等离子体浸没离子注入的工艺参数为：真空室温度20～50℃，本底真空度3.0×10-3～5.0×10-3Pa，注入电压-10～-40kV，频率5～9Hz，脉宽200～550μs，锌、银总注...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宣勇，金国栋，
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