一种具有长效抑菌作用的表面改性氧化锆材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种具有长效抑菌作用的表面改性氧化锆材料及其制备方法和用途。本发明专利技术属于口腔种植体技术领域，能够解决现有技术中尚无利用表面改性氧化锆材料制备的具有长效、主动抑菌作用的口腔种植体或种植基台的技术缺陷。本发明专利技术提供的表面改性氧化锆材料具有良好的抑菌性能及生物相容性，且制备方法简便，利用其开发出的氧化锆种植体和氧化锆基台能够在体内形成良好的软组织结合和骨结合，可以持续发挥长效抑菌作用，从而在无需使用漱口水和口服抗生素的前提下即可大大降低种植体周围细菌感染的发生率，在降低维护成本的同时，提高了种植修复远期的成功率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有长效抑菌作用的表面改性氧化锆材料及其制备方法和用途
本专利技术属于口腔种植体
，具体涉及一种具有长效抑菌作用的表面改性氧化锆材料及其制备方法和用途。
技术介绍
自20世纪80年代以来，口腔种植临床技术迅速发展，已逐渐成为一种缺失牙的主流修复方式。种植修复的成功不仅取决于良好、稳定的骨结合，种植体颈部结构与周围软组织间的结合同样重要。种植体周围软组织附着于种植体颈部基台结构形成一圈封闭良好的“袖口”结构，成为一种功能性生物封闭屏障，可抵挡细菌及其他炎症因子的侵入而保持长期稳定的作用，减少种植体周围炎的发生。然而，种植体周围上皮关键结构的缺少、平行排列的胶原纤维、血液免疫的降低导致种植体周围软组织屏障与天然牙相比呈现较薄弱的状态。另一方面，口腔中存在大量致病菌，种植体植入后，这些细菌将快速占据种植材料表面，影响软组织与种植体的愈合。种植体初期因细菌影响造成的愈合不良将使形成的种植体软组织屏障更加脆弱。理想的种植体颈部基台结构表面应具有抑制细菌粘附及菌斑生成，并可维持一定的时间，在种植体软组织初期愈合的关键时期2周内起到抑菌作用。目前临床尚无一种可主动产生杀菌、抑菌作用的种植基台。在种植体植入初期愈合过程中，目前采取的做法是：嘱患者2周内使用抑菌漱口水进行口腔清洁，并同时辅助应用口服抗生素。除了操作不便以外，上述方法还存在很多缺点：局部漱口水清洁不能产生长效的抑菌作用，随着唾液分泌，漱口水浓度减少，抑菌效果减弱。部分常见漱口水(如氯己定等)有一定副作用，可能导致患者味觉下降、舌苔着色。口服抗生素作用广泛，并不局限于口腔种植术后创口，因此作用不精准，口服抗生素不当可能引起全身菌群失调，并有可能产生抗生素耐药。氧化锆是一种生物相容性良好，机械性能稳定且美观性好的全瓷材料，已在口腔修复的各个领域有了广泛的应用。光滑的氧化锆表面相较于钛表面更有利于牙龈成纤维细胞的增殖，氧化锆材料凭借导电性低的优势较钛材料可减少菌斑的堆积，因此氧化锆作为基台材料应用于种植修复具有良好的前景。但除基台材料类型外，材料表面的特性同样将影响周围软组织结合。目前已有大量研究表明，通过改变氧化锆材料表面特性，可以赋予其表面抑菌能力，进而促进种植体的软组织结合。现有技术的相关研究主要集中在改性氧化锆材料的短期杀菌作用方面。例如，通过对氧化锆改性，使其表面附着有机抗菌剂，如抗生素、抗菌肽和氯己定等。但是，这种技术有其自身缺陷，具体可包括有限的抗菌谱及作用时间、耐药风险、与氧化锆表面结合强度不佳等，其加工难度较高，也难以长期持续地起到抑菌作用。本专利技术人此前的研究发现，通过大气压冷等离子体射流，采用高纯氦气最长处理氧化锆种植基台90秒，最长培养72小时对口腔致病菌具有杀灭作用，但是随着时间延长，材料表面粘附细菌逐渐增加，提示有可能培养更长时间后，改性氧化锆材料的杀菌效果会不佳。需要指出的是，短期杀菌作用，并不能满足口腔种植体领域的临床需求，本领域需要的是获得一种表面细菌不易粘附，且能够抵抗细菌在材料表面生长的长效抑菌改性材料。此外，基于口腔种植体
的普遍认知，随着唾液的分泌，种植体或基台表面的抑菌物质浓度会不断下降，导致抑菌效果会减弱，使得通常无法获得具有长效抑菌作用的种植体或基台。对氧化锆改性材料的研究也发现，改性后在氧化锆表面产生的活性氧自由基有衰减作用，将随着处理后时间的延长而减弱。因此，在现有理论知识水平的教导下，通常认为此类材料一般不具有长效抑菌作用，事实上现有技术中也不存在具有长效主动抑菌作用的口腔用表面改性氧化锆材料。然而，本专利技术人克服了现有技术中存在的上述技术偏见，发现采用本专利技术技术处理氧化锆种植体或基台的表面后，氧化锆种植体或基台可获得长达14天的长效主动抑菌作用，并且本专利技术处理方法简便，只需要在临床种植基台放入前在椅旁进行一次处理即可。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供了一种具有长效抑菌作用的表面改性氧化锆材料及其制备方法和用途。本专利技术高效、经济、便捷，且采用本专利技术方法制备得到的表面改性氧化锆材料具有长效主动抑菌作用，填补了本领域的技术空白。为达到本专利技术的目的，本专利技术采用了如下技术方案：在第一个方面中，本专利技术提供了一种具有长效抑菌作用的表面改性氧化锆材料的制备方法，包括以下步骤：将氧化锆试件清洗后置于载物台上方，调整载物台高度，使氧化锆表面与大气压冷等离子体射流出口处距离为1厘米，将氧化锆试件中心置于冷等离子体射流中心，以惰性气体作为气体源，处理时间为30-90秒。在一个实施方式中，所述惰性气体为氦气、氩气、氙气或其任意比例的混合气体。优选地，所述惰性气体为氦气。在另一个实施方式中，所述处理时间为30秒、60秒或90秒。优选地，所述处理时间为60秒。在一个优选的实施方式中，所述冷等离子体射流是通过将220V供给电压转化输出为17.0kHz的高压交流电，击穿流经的惰性气体产生的。在另一个优选的实施方式中，所述氧化锆试件为直径为15mm、厚度为1mm的圆形片状。在进一步优选的实施方式中，所述清洗操作为：用蒸馏水冲洗后，将氧化锆置于无水乙醇中超声振荡20分钟，然后用去离子水超声振荡20分钟，清洗完成后将试件自然干燥。在第二个方面中，本专利技术提供了一种具有长效抑菌作用的表面改性氧化锆材料，所述表面改性氧化锆材料是通过上文所述的本专利技术制备方法制备而成的。在第三个方面中，本专利技术提供了一种本专利技术的表面改性氧化锆材料在制备具有长效抑菌作用的氧化锆口腔种植体或氧化锆口腔种植基台中的应用。在一个实施方式中，所述长效抑菌作用的抑菌时间为至少7天。优选地，所述抑菌时间为至少14天。在另一个实施方式中，所针对的菌种为变形链球菌和/或牙龈卟啉单胞菌。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：本专利技术提供了一种新型氧化锆表面改性方法，改性后的氧化锆表面可具有长效抑菌效果。本专利技术可使氧化锆主动产生抑菌效果，即细菌在表面的粘附、生物膜形成降低，而不是传统的短期杀菌作用。本专利技术的方法高效、经济、便捷。本专利技术处理后，抑菌效果可持续14天，比较持久，可以满足软组织初步形成自身屏障的需求。因此，在无需使用漱口水和口服抗生素的前提下即可大大降低种植体周围细菌感染的发生率，在降低维护成本的同时，提高了种植修复远期的成功率。附图说明图1：氧化锆表面变形链球菌活性氧激发结果(比例尺为20μm)。a.未处理组b.氦气大气压冷等离子体处理60s(He–CAP60s)组c.阳性对照组。图2：氧化锆表面变形链球菌粘附增殖情况。不同字母、不同上标表示P<0.05。图3：氧化锆表面变形链球菌生物膜形成情况。不同字母、不同上标表示P<0.05。图4：氧化锆表面变形链球菌扫描电镜结果(a-c×5.00k，d-f×10.0k)。a,d.未处理组b,e.He–CAP60s组c,f.冷等离子体处理60s+活性氧清除剂组。图5：氧化锆表面变形链球菌活/死荧光染色结果(比例尺为20μm)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有长效抑菌作用的表面改性氧化锆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化锆试件清洗后置于载物台上方，调整载物台高度，使氧化锆表面与冷等离子体射流出口处距离为1厘米，将氧化锆试件中心置于大气压冷等离子体射流中心，以惰性气体作为气体源，处理时间为30-90秒。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有长效抑菌作用的表面改性氧化锆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化锆试件清洗后置于载物台上方，调整载物台高度，使氧化锆表面与冷等离子体射流出口处距离为1厘米，将氧化锆试件中心置于大气压冷等离子体射流中心，以惰性气体作为气体源，处理时间为30-90秒。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氦气、氩气、氙气或其任意比例的混合气体，优选地，所述惰性气体为氦气。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述处理时间为30秒、60秒或90秒，优选地，所述处理时间为60秒。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述冷等离子体射流是通过将220V供给电压转化输出为17.0kHz的高压交流电，击穿流经的惰性气体产生的。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑苗，李和平，杨洋，谭建国，
申请(专利权)人：北京大学第三医院北京大学第三临床医学院，
类型：发明
国别省市：北京;11