一种牙科种植体及其表面制备方法技术

本发明专利技术涉及一种牙科种植体及其表面制备方法，所述牙科种植体以医用钛或钛合金为基材，在其表面原位自聚合生成强粘附的聚多巴胺仿生涂层，获得一种具有优良生物活性的牙科种植体表面。本发明专利技术在种植体表面在表面紧密粘附一层薄的蛋白类似物（聚多巴胺），能够提高表面亲水性以及耐腐蚀性能，有效加强成骨细胞在种植体表面的黏附与铺展、碱性磷酸酶活性，加快种植体早期骨整合的速度，实现使材料和生物体界面牢固结合，从而提高种植体的稳定性和成功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及牙科种植体材料领域，特别涉及一种牙科种植体及其生物活性表面处理方法。
技术介绍
口腔种植材料是指植入到口腔颌面部组织内替代缺失的牙齿、缺损的骨组织以及骨组织畸形的矫正，以恢复患者的生理外形和功能的生物材料。种植体植入人体内，材料表面的物理化学性质及表面结构会显著的影响细胞的黏附、伸展、生长、增殖以及细胞的活性和导向。钛及钛合金具有良好的机械性能和一定的生物相容性使得其在临床应用广泛，但是钛是生物惰性材料，其本身仍然不具备生物功能，且在体内长期服役后表面发生腐蚀，游离出来的金属离子会进入组织中使其变质。为了提高种植体的耐蚀性和生物活性，诱导与骨组织形成生物性结合，对种植体进行表面改性，使得其表面获得特定的物理形貌，化学组成以及生物化学修饰被证明是一种进一步提高种植体功效的方式。海洋贻贝可以分泌一种超强粘性的腺液，这种腺液可以在海水中固化成为足丝腺，其主要成分是贻贝黏附蛋白(Mussel adhensive proteins，MAPS)，而MAPs富含大量的贻贝足丝蛋白-5(Mytilus foot protein 5，Mfp-5)，其中Mfp-5被认为是实现MAPs粘附力的关键因素，Mfp-5的氨基酸序列中又有30％的L-多巴胺和赖氨酸残基。这二者被认为在粘附性中发挥着重要的作用。多巴胺(dopamine，3,4-二羟基苯丙胺)是L-多巴胺的儿茶酚衍生物，在溶液中可以发生氧化自聚反应，且自聚产物呈现出了超强的粘附性能。多巴胺由于其特殊的仿生性能被认为是一种简单且通用性强的材料表面改性方法，即在pH为8.5的Tris溶液中，加入盐酸多巴胺，在氧气的条件下，自聚成聚多巴胺。聚多巴胺的沉积对于材料的表面、尺寸、外形没有限制，且条件温和，因此适用范围很广。聚多巴胺膜层的厚度一般从几纳米到几十纳米不等，且可以通过改变条件控制厚度。产生的聚多巴胺膜厚表面含有大量的氨基、羟基等官能团，为后续的二次改性和修饰提供了一个良好的平台。
技术实现思路
为了提高现有牙种植体表面的生物活性，解决改性涂层结合强度普遍较低等的不足，本专利技术的目的在于提供一种牙科种植体及其生物活性表面处理方法，获得一种表面具有仿生特性强粘附生物涂层的牙科种植体，使牙种植体表面获得更好的亲水性，蛋白质吸附等能力，从而提高牙科种植体的长期稳定性和成功率。本专利技术提供一种牙科种植体，包括钛基材及其表面原位自聚合生成的强粘附聚多巴胺仿生涂层，所述钛基材为医用纯钛或钛合金，所述聚多巴胺仿生表面膜层均匀粘附铺展，含氨基、羟基官能团，其中氮碳比为0.1～0.2，厚度为10～20nm。一种制备上述的牙科种植体的方法，其特征在于，包括：(1)医用钛基体清洗：将种植体依次经过丙酮、无水乙醇、去离子水各超声清洗15分钟，自然干燥；以及(2)将步骤(1)处理后的牙科种植体浸泡在1～2mg/ml多巴胺溶液中，多巴胺原位自聚合从而制得强粘附聚多巴胺仿生表面，所述1～2mg/ml多巴胺溶液由盐酸多巴胺溶解于10mmol/L三羟甲基氨基甲烷溶液中制得，其中三羟甲基氨基甲烷溶液由1mol/L的盐酸溶液调节pH至8.5，反应温度为室温，反应时间为12～24h。本专利技术的有益效果：1.本专利技术提供了一种简单的表面处理技术方案，无需对种植体表面形貌做过多处理，在任何形状表面均能够得到结合力很强的稳定生物活性涂层；2.在钛基材表面快速原位自聚合生成一层薄的蛋白类似物(聚多巴胺)，制备工艺简单，并且能够提高表面亲水性，以及牙种植体的耐腐蚀性能，加快种植体早期骨整合的速度，实现使材料和生物体界面牢固结合，从而提高种植体的稳定性和成功率。附图说明图1为本专利技术中牙科种植体生物活性表面构建路线图。图2为本专利技术中医用钛基材(a)以及聚多巴胺生物活性表面(b)原子力显微镜照片；图3为本专利技术中使用的医用钛基材(a)以及聚多巴胺生物活性表面(b)亲水角照片；图4为本专利技术中使用的医用钛基材(a)以及聚多巴胺生物活性表面(b)的X射线光电子能谱及其具体成分含量；图5为医用钛基材(a)和本专利技术的牙科种植体(b)在电位极化过程中腐蚀电流变化曲线，在人体电位下，腐蚀电流密度越低，耐蚀性能越佳；图6为小鼠成骨细胞MC3T3-E1分别在医用钛基材(a)以及聚多巴胺生物活性表面(b)培养2天的细胞形态荧光染色图片，其中蓝色的为细胞核，绿色的为肌动蛋白，红色的为纽蛋白；图7为在医用钛基材(Ti)以及聚多巴胺生物活性表面(D-Ti)的小鼠成骨细胞MC3T3-E1培养2天的碱性磷酸酶活性结果。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1一种牙科种植体，其表面通过以下方法处理：(1)选用医用纯钛作为基体，并进行表面清洗：依次经过丙酮、无水乙醇、去离子水各超声清洗15分钟，自然干燥；(2)配置多巴胺自聚合前驱溶液：去离子水为溶剂，分别配置10mmol/L三羟甲基氨基甲烷溶液以及1mol/L的盐酸溶液，向配置好的三羟甲基氨基甲烷溶液中逐滴加入盐酸溶液直至调节pH值为8.5；将得到的三羟甲基氨基甲烷缓冲液作为溶剂，配置2mg/ml的盐酸多巴胺溶液；(3)将步骤(1)处理后的牙科种植体垂直完全浸泡于步骤(2)配置的盐酸多巴胺溶液中，磁力搅拌溶液并在通氧环境下浸泡12小时，随后在去离子水中冲洗，自然干燥，即可得到本专利技术中的具有生物活性表面的牙科种植体。图2为本专利技术中医用钛基材(a)以及聚多巴胺生物活性表面(b)原子力显微镜照片。从图中可以看到未沉积膜层的钛基材表面光滑，粗糙度仅为0.397nm，而沉积聚多巴胺膜层后，其表面凹凸不平，呈现明显的颗粒沉积形貌，粗糙度为1.565nm，种植体的表面粗糙度得到提高；图3为本专利技术中使用的医用钛基材(a)以及聚多巴胺生物活性表面(b)亲水角照片。聚多巴胺膜层的沉积降低了种植体表面与水的接触角，说明表面亲水性得以提高；图4为本专利技术中使用的医用钛基材(a)以及聚多巴胺生物活性表面(b)的X射线光电子能谱，其具体成分含量百分比由下表列出。从全谱中可以观察到，医用钛基材(a)谱图上主要有Ti、O还有C的峰，而聚多巴胺生物活性表面(b)可以观察到N(1s)的峰出现，且C(1s)峰的强度也大大增强，氮碳比为0.103，接近多巴胺理论的氮碳比(0.125)，说明聚多巴胺膜在种植体表面成功沉积；图5为纯钛对照组和本专利技术中牙科种植体在0.9wt％氯化钠溶液中的极化曲线。可以清晰
地看到在阳极部分都有很宽的钝化区，但是本专利技术中牙科种植体的钝化电流密度在整个阳极区都要小于纯钛对照组，说明复合生物活性表面提高了牙科种植体的耐蚀性，有利于种植体的长期稳定性；图6为小鼠成骨细胞MC3T3-E1分别在医用钛基材(a)以及聚多巴胺生物活性表面(b)培养2天的细胞形态荧光染色图片，其中蓝色的是细胞核，绿色的是肌动蛋白，红色的为纽蛋白。当细胞培养两天后，医用钛基材上生长的细胞比较铺展但在边缘处却呈现出收缩的形态，相比之下，有聚多巴胺膜层的表面上生长的细胞表现出明显的延伸状态，且边缘处可以看到大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种牙科种植体，其特征在于：所述牙科种植体包括钛基材及其表面原位自聚合生成的强粘附聚多巴胺仿生涂层，所述钛基材为医用纯钛或钛合金，所述聚多巴胺仿生表面膜层均匀粘附铺展，含氨基、羟基官能团，其中氮碳比为0.1~0.2，厚度为10~20 nm。

【技术特征摘要】
1.一种牙科种植体，其特征在于：所述牙科种植体包括钛基材及其表面原位自聚合生成的强粘附聚多巴胺仿生涂层，所述钛基材为医用纯钛或钛合金，所述聚多巴胺仿生表面膜层均匀粘附铺展，含氨基、羟基官能团，其中氮碳比为0.1~0.2，厚度为10~20 nm。2.一种制备权利要求1所述的牙科种植体的表面制备方法，其特征在于，包括：（1）医用钛基体清洗：将种植体依次经过丙酮、无水乙醇、去离...

【专利技术属性】
技术研发人员：董超芳，章彦娴，王喆，肖葵，张达威，李晓刚，杨瑟飞，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11