一种牙齿修复用改性纳米羟基磷灰石复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种牙齿修复用改性纳米羟基磷灰石复合材料的制备方法；属于生物医用材料领域。本发明专利技术以可溶性钙盐和可溶性磷酸盐为原料，以复合氨基酸和/或氧化石墨烯为改性手段，采用化学均相沉淀法获得改性纳米羟基磷灰石复合材料。复合材料的结构特征为：粒子为直径3～30nm、长度50～300nm的类牙釉质纳米棒状结构，结晶度较低。本发明专利技术制备得到的复合材料具有良好的生物安全性及生物相容性，对牙釉质或牙本质表面脱矿和深层脱矿均具有良好的修复作用，并可以在脱矿牙釉质或牙本质表面形核生成新的再矿化修复层，从而提高牙齿表面硬度和抗菌性能，为临床牙齿再矿化修复提供了新的可能。

A preparation method of modified nano-hydroxyapatite composites for dental restoration

The invention relates to a preparation method of modified nano-hydroxyapatite composite material for dental restoration, belonging to the field of biomedical materials. The nano-hydroxyapatite composite material is prepared by chemical homogeneous precipitation using soluble calcium salt and soluble phosphate as raw materials, compound amino acid and/or graphene oxide as modification means. The structure of the composite is characterized by enamel-like nanorod-like structure with a diameter of 3-30 nm and a length of 50-300 nm, and low crystallinity. The composite material prepared by the invention has good bio-safety and biocompatibility, has good repair effect on the surface demineralization and deep demineralization of enamel or dentin, and can nucleate on the surface of demineralized enamel or dentin to form a new demineralized restoration layer, thereby improving the surface hardness and antimicrobial properties of teeth, thus providing a new method for clinical tooth demineralization repair. Probably.

【技术实现步骤摘要】
一种牙齿修复用改性纳米羟基磷灰石复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种牙齿修复用改性纳米羟基磷灰石复合材料的制备方法；属于生物医用材料领域。
技术介绍
牙齿是一种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。牙齿暴露于口腔环境的部分是牙釉质，这种白色半透明的组织是人体中最坚硬的物质。其独特的力学性能归功于平行的微米级和纳米级羟基磷灰石釉柱与较软的蛋白质基质交错的棱柱结构。牙釉质的形成是一个细胞介导的胞外矿化的过程，随着矿物的成熟，细胞凋亡并伴随着成釉蛋白等有机物质的不断分解，最后得到矿物含量高达92～96wt%的牙釉质。这也导致了牙釉质在遭到细菌酸蚀或外力破坏后，往往无法再生。紧邻牙釉质的另一矿化组织为牙本质，这种高度矿化组织硬度仅次于釉质，其无机物约占80wt%，其余为有机物和水。因牙龈萎缩、常规刮治术或其它平整术造成的牙本质暴露，并进一步产生牙本质过敏症，不仅会对患者造成剧烈的疼痛感，而且极有可能引起其他并发症。因此，受损牙釉质和牙本质的修复和重建无论是在临床医学还是在材料科学中都有重要的意义。传统的牙齿修复材料包括金属、复合树脂和陶瓷等。但由于它们的结构、组成和性能与天然的人牙材料不同，导致这些材料与牙齿组织在损伤界面处不能很好的结合，很容易因为脱落失效。为此国内外进行了很多尝试，如表面活性剂，电解沉积，水热法、含有过氧化氢和磷酸的极其酸性的磷酸钙浆料的应用等。然而，这些方法是在严格的条件下进行的，例如极低的酸度或高电场环境，从而限制了这些方法转化为临床应用。虽然有些表面活性剂如反胶束，通过修饰羟基磷灰石纳米棒自组装成釉质样结构从而模仿牙釉质的天然生物矿化过程，但生物相容性限制了其临床应用。其它牙齿修复方法如蛋白质、多肽片段、有机物大分子和接枝改性高分子聚合物等，在原料来源、成本和修复效果方面仍然存在大量难以解决的问题。到目前为止，氟化物治疗仍然是最好的早期牙齿防龋再矿化策略。然而，尽管氟对牙齿再矿化有显著的有益作用，但摄入过量氟引起的氟斑牙不容忽视。氟化物对牙齿发育的不利影响，是通过与生长成釉细胞或细胞内基质的相互作用而产生的。因此，对儿童含氟牙科产品的管理尤其需要慎重。纳米棒状的羟基磷灰石（Nano-Hydroxyapatite，nHAP）是动物与人体的牙齿和骨骼的主要无机成分，具有良好的生物活性和生物相容性。人工合成的nHAP抗菌性能较差、结晶性和结构稳定性较高，不利于发挥防龋修复的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种牙齿修复用改性纳米羟基磷灰石复合材料的制备方法，以可溶性钙盐和可溶性磷酸盐为原料，以复合氨基酸和/或氧化石墨烯为改性手段进行制备，具体包括以下步骤：（1）将可溶性钙盐溶于去离子水中，然后加入复合氨基酸，加热至30~45℃得到溶液A，其中可溶性钙盐与复合氨基酸的摩尔比为1:(0.1~6)。（2）将可溶性磷酸盐溶解于去离子水中，加入氧化石墨烯粉末，超声分散均匀后得到溶液B；其中可溶性磷酸盐与氧化石墨烯的质量比为1:(0~0.1)。（3）用pH调节剂将溶液A的pH调至9.0~11.0，然后再将溶液B缓慢滴入溶液A中，滴定过程中保持pH为9.0~11.0，温度为30~45℃；其中，可溶性钙盐和可溶性磷酸盐中Ca/P的化学计量比为1.67。（4）滴定完毕后继续搅拌12~36h，保持温度为30~45℃，之后常温密封陈化12~36h，陈化后洗涤至上清液pH为中性后，过滤并将其冷冻干燥，制得改性纳米羟基磷灰石（nHAP）复合粉体。优选的，本专利技术所述可溶性钙盐为四水硝酸钙、二水氯化钙、氢氧化钙、一水乙酸钙中的一种或几种按任意比例混合得到的混合物。优选的，本专利技术所述可溶性磷酸盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾中的一种或几种按任意比例混合得到的混合物。优选的，本专利技术所述复合氨基酸为甘氨酸、丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、赖氨酸、精氨酸和组氨酸中的一种或多种按任意比例混合得到的混合物。优选的，本专利技术所述氧化石墨烯为单层或多层片状结构，片径为0.05~50μm，厚度为0.8~5.0nm。优选的，本专利技术pH调节剂为氨水、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氢氧化钠、氢氧化钾和尿素中的一种或多种按任意比例混合得到的混合物。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术所述方法具有成本可控、反应温度低、活性物质的生物活性容易保留等优点，制备的纳米羟基磷灰石复合材料（粒子直径为3~30nm、长度为50~300nm），结晶度较低且类似于牙釉质纳米棒状的结构，有利于在脱矿牙釉质或牙本质表面形核生成新的再矿化修复层，从而提高牙齿表面硬度和抗菌性能，为临床牙齿再矿化修复提供一种新型材料。（2）本专利技术所述方法中氨基酸作为诱导牙齿生长发育的成釉蛋白/成牙本质蛋白的基本组成单位，在牙齿的修复方面有一定作用。氨基酸分子所含羧基可以吸附在牙齿表面，诱导钙磷离子沿c轴定向生长，而且由于分子特别小，很容易扩散至受损牙面深处，自内而外形成新的矿化修复层。氧化石墨烯具有较大的比表面积和二维平面结构，加上表面带有的羧基、环氧基和羟基等多种高活性反应基团，使得其更容易与其他物质结合，形成新型复合材料。氧化石墨烯具有良好的抗菌性，可用于各种外部伤口愈合，防止感染，其高比表面积能够促进细胞的粘附和增殖。充分利用氨基酸的小分子诱导成矿效果、氧化石墨烯的活性羧基和含氧基团，可以在牙齿表面形成一层致密的矿化修复层，从而实现牙齿原位修复的目标。附图说明图1是本专利技术实施例1所述复合材料的傅里叶红外光谱图（FT-IR）；图2是本专利技术实施例1所述复合材料的X射线衍射图谱（XRD）；图3是本专利技术实施例2所述复合材料的细胞毒性试验图；图4是本专利技术实施例2所述复合材料的透射电镜图（TEM）；图5是本专利技术实施例2所述复合材料对酸蚀脱矿处理的牛牙釉质体外再矿化的场发射扫描电镜图（FE-SEM）。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述内容。实施例1（1）称取3.542g四水硝酸钙溶于400ml去离子水中，充分溶解后分别加入1.126g甘氨酸、1.727g脯氨酸和1.997g天冬氨酸，配制成溶液A，加热到37℃备用，其中可溶性钙盐与复合氨基酸的摩尔比为1:3。（2）称取1.186g磷酸氢二铵溶解于200ml去离子水中，配制成溶液B备用。（3）用量筒量取20ml氨水于200ml去离子水中，配成pH调节剂备用。（4）用pH调节剂将溶液A的pH调至10.0，再将溶液B缓慢滴入溶液A中(可溶性钙盐和可溶性磷酸盐中Ca/P的化学计量比为1.67)，滴定过程中保持反应溶液pH为10.0±0.5，温度为37±1℃。（5）滴定完毕后继续搅拌24h，保持温度为37±1℃，之后常温密封陈化24h。（6）陈化后洗涤至上清液pH为中性后，过滤并将其冷冻干燥，制得氨基酸改性纳米羟基磷灰石（AA/nHAP）复合粉体。本实施例所述方法制备得到的AA/nHAP复合粉体的FTIR图和XRD图分别如图1和图2所示。由图1可以看出氨基酸中的氨基和羧基基团的吸收峰出现在AA/nHAP的1400~1500cm-1；由图2可以看出所得产物AA/nHAP为纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种牙齿修复用改性纳米羟基磷灰石复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）将可溶性钙盐溶于去离子水中，然后加入复合氨基酸，加热至30~45℃得到溶液A，其中可溶性钙盐与复合氨基酸的摩尔比为1:(0.1~6)；（2）将可溶性磷酸盐溶解于去离子水中，加入氧化石墨烯粉末，超声分散均匀后得到溶液B；其中可溶性磷酸盐与氧化石墨烯的质量比为1:(0~0.1)；（3）用pH调节剂将溶液A的pH调至9.0~11.0，然后再将溶液B缓慢滴入溶液A中，滴定过程中保持pH为9.0~11.0，温度为30~45；其中，可溶性钙盐和可溶性磷酸盐中Ca/P的化学计量比为1.67；（4）滴定完毕后继续搅拌12~36h，保持温度为30~45℃，之后常温密封陈化12~36h，陈化后洗涤至上清液pH为中性后，过滤并将其冷冻干燥，制得改性纳米羟基磷灰石复合粉体。

【技术特征摘要】
1.一种牙齿修复用改性纳米羟基磷灰石复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）将可溶性钙盐溶于去离子水中，然后加入复合氨基酸，加热至30~45℃得到溶液A，其中可溶性钙盐与复合氨基酸的摩尔比为1:(0.1~6)；（2）将可溶性磷酸盐溶解于去离子水中，加入氧化石墨烯粉末，超声分散均匀后得到溶液B；其中可溶性磷酸盐与氧化石墨烯的质量比为1:(0~0.1)；（3）用pH调节剂将溶液A的pH调至9.0~11.0，然后再将溶液B缓慢滴入溶液A中，滴定过程中保持pH为9.0~11.0，温度为30~45；其中，可溶性钙盐和可溶性磷酸盐中Ca/P的化学计量比为1.67；（4）滴定完毕后继续搅拌12~36h，保持温度为30~45℃，之后常温密封陈化12~36h，陈化后洗涤至上清液pH为中性后，过滤并将其冷冻干燥，制得改性纳米羟基磷灰石复合粉体。2.根据权利要求1所述牙齿修复用改性纳米羟基磷灰石复合材料的制备方法，其特征在于：所述可溶性钙盐为四水硝酸钙、二水氯化钙、氢氧化钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆华，刘继涛，颜廷亭，陈希亮，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53