一种牙科种植体及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种牙科种植体及其制备方法，所述牙科种植体包括钛基材及其表面原位形成的蜂巢状纳米氧化钛膜层致使所述牙科种植体表面形成蜂巢状纳米形貌，其中所述蜂巢状纳米氧化钛层的氧含量随膜层厚度增加而递减，逐渐过渡至所述钛基材。本发明专利技术在钛基材表面原位形成蜂巢状纳米氧化钛膜层以在所述牙科种植体表面形成蜂巢状纳米形貌，其中蜂巢状纳米氧化钛膜层薄、强度较好，且与钛基材无明显分层，结合牢固，而且规则的纳米结构能够有效加强骨髓间充质干细胞在种植体表面的粘附、碱性磷酸酶活性和成骨相关基因的表达，体现优良的骨向分化诱导能力，从而提高牙科种植体的长期稳定性和成功率。

Dental implant and preparation method thereof

The invention relates to a dental implant and a preparation method thereof, wherein the dental implant comprises a honeycomb like nano titanium oxide film formed on titanium substrate and in situ surface which leads to a dental implant surface form honeycomb morphology, the oxygen content of the honeycomb nano titanium oxide layer with the increase of the film thickness decreased gradually to the titanium substrate. The invention of honeycomb shaped nano titanium oxide film formed on the substrate surface by in situ titanium implant surface in the dental form honeycomb morphology, the honeycomb shaped nano titania thin film, good strength, and the titanium substrate without obvious stratification, firm combination, and the rules of nano structure can effectively enhance the adhesion of bone marrow mesenchymal stem cell implants surface alkaline phosphatase activity and gene expression in osteoblasts, embody the good ability of bone induction differentiation, so as to improve the long-term stability and success rate of dental implant.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及牙科种植体材料领域，特别涉及一种表面蜂巢状纳米图案牙科种植体及其制备方法。
技术介绍
随着社会生活水平的提高和人口老龄化的日趋严重，牙科修复及其整形外科手术的数量呈现持续增长趋势。由于牙科种植技术是修复牙列缺损或缺失的重要方法之一，牙科种植体的发展得到重点关注。对种植体表面改性被证明是一种有效促进骨整合及提高种植体成功率的方法，同时研究表明种植体表面的纳米结构，如纳米管状表面形貌可以促进成骨细胞的附着和功能表达，还能对人牙龈成纤维细胞的粘附，增殖和蛋白，基因表达具有显著的促进作用(Acta Biomaterialia2011,7(l):2686-2696.)。因此，对牙种植体进行表面纳米化改性是进一步提高种植体功效的有效方式。然而，牙科种植体植入口腔后因咀嚼作用，所承受的应力情况复杂，作用力大，受力部位不均匀且作用时间长，种植体表面制备的纳米涂层或薄膜因这种不规则应力的作用会产生破裂和脱落溶解，往往会导致种植体松动和失效，最终造成骨整合失败。
技术实现思路
为了解决现有技术中牙种植体表面纳米改性涂层或薄膜的膜层强度低，膜与基体结合强度不佳，应力作用疲劳损坏等问题，本专利技术的目的在于提供一种表面为原位生长的蜂巢状纳米氧化钛膜层的牙科种植体及其制备方法，从而增强膜层强度以及膜与基体结合强度，并加强骨髓间充质干细胞在种植体表面的粘附、碱性磷酸酶活性和成骨相关基因的表达，增强骨向分化诱导能力，从而提高牙科种植体的长期稳定性和成功率。在此，一方面，本专利技术提供一种牙科种植体，所述牙科种植体包括钛基材及其表面原位形成的蜂巢状纳米氧化钛膜层致使所述牙科种植体表面形成蜂巢状纳米形貌，其中所述蜂巢状纳米氧化钛层氧含量随膜层厚度增加而递减，逐渐过渡至所述钛基材。本专利技术在钛基材表面原位形成蜂巢状纳米氧化钛膜层以在所述牙科种植体表面形成蜂巢状纳米形貌，其中蜂巢状纳米氧化钛膜层薄、强度较好，且与钛基材无明显分层，结合牢固，从而所述牙科种植体在植入口腔后，能承受较大情况复杂的作用力而不会破裂和溶解脱落，而且规则的纳米结构能够有效加强骨髓间充质干细胞在种植体表面的粘附、碱性磷酸酶活性和成骨相关基因的表达，体现优良的骨向分化诱导能力，从而提高牙科种植体的长期稳定性和成功率。较佳地，所述蜂巢状纳米氧化钛膜层的厚度为25~35nm。较佳地，所述钛基材为医用钛或钛合金。另一方面，本专利技术还提供一种制备上述牙科种植体的方法，包括: (I)对钛基材牙科种植体进行阳极氧化处理以在表面原位氧化，从而制得表面形成有氧化钛纳米管薄膜的钛基材牙科种植体；以及(2)以所述表面形成有氧化钛纳米管薄膜的钛基材牙科种植体为阴极进行电解以使所述氧化钛纳米管薄膜从基体表面脱落，从而制得表面为蜂巢状纳米氧化钛膜层的牙科种植体。本专利技术通过两步电解即可获得原位形成的具有规则的纳米结构(蜂巢状)的氧化钛膜层，从而增强膜层强度以及膜与基体结合强度，而且规则的纳米结构能够有效加强骨髓间充质干细胞在种植体表面的粘附、碱性磷酸酶活性和成骨相关基因的表达，体现优良的骨向分化诱导能力，从而提高牙科种植体的长期稳定性和成功率。较佳地，所述阳极氧化所采用的电解液为含0.1~1.0wt%氟化氨和I~10vol%水的乙二醇溶液。较佳地，所述阳极氧化恒压直流方式，工作电压为20~80V，氧化时间为I~96小时，反应温度为室温。较佳地，所述阳极氧化的工作电压为40~60V，氧化时间为I~3小时。较佳地，在步骤(2)中，所述电解采用恒压直流方式，电压为2~5V，通电时间为3~10分钟，反应温度为室温。较佳地，在步骤(2)中，所述电解采用的电解液为0.5~2mol/L的稀硫酸溶液。本专利技术步骤简单，成本低廉，在短时间内即可得到表面为原位形成的蜂巢状纳米氧化钛膜层的牙科种植体。【附图说明】图1是 本专利技术一个示例中预处理后的牙科种植体表面形貌图； 图2是经本专利技术第一步恒压直流阳极氧化处理牙科种植体得到的氧化钛纳米管薄膜表面形貌图； 图3是本专利技术一个示例的牙科种植体的表面形貌图，插图为图案形貌的逐级放大倍率图； 图4是本专利技术一个示例的牙科种植体表面蜂巢状纳米图案薄层的钛、氧含量随深度分布曲线图； 图5是大鼠骨髓间充质干细胞分别在纯钛对照组(a)和纳米图案实验组(b)表面培养4h的细胞核(I)和细胞骨架(2)荧光染色图片； 图6是纯钛对照组和纳米图案实验组表面大鼠骨髓间充质干细胞培养7天的碱性磷酸酶活性结果； 图7是纯钛对照组和纳米图案实验组表面大鼠骨髓间充质干细胞培养7天的骨钙素(0CN)、骨桥蛋白(0ΡΝ)、转录因子(Runx2)和骨形态发生蛋白(BMP2)的基因聚合酶链反应分析结果。【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。图3示出本专利技术一个示例的牙科种植体的表面形貌图，参照图3，本专利技术一个示例的牙科种植体包括钛基材及其表面原位形成的蜂巢状纳米氧化钛膜层致使所述牙科种植体表面形成蜂巢状纳米形貌。从图3中的逐级放大倍率图可以观察到所述牙科种植体表面形成的蜂巢状纳米形貌。图4示出本专利技术一个示例的牙科种植体表面蜂巢状纳米图案薄层经光电子能谱检测得到的钛、氧含量随深度分布曲线图，从图中可看出蜂巢状纳米图案化学组成为氧化钛，表面钛(Ti):氧(O)比例为1:2，随深度增加，氧含量逐渐降低，表层氧化钛厚度约为25~35nm。由此可知，蜂巢状纳米氧化钛层的氧含量随膜层厚度增加而递减，逐渐过渡至所述钛基材。且说明纳米图案膜层极薄，与基体无明显分层，结合强度高。在一个示例中,钛基材可以采用医用钛或钛合金。本专利技术选用医用纯钛或钛合金加工成牙科种植体，并采用恒压直流阳极氧化工艺在牙科种植体表面原位氧化生成氧化钛纳米管薄膜，然后采用电化学方式致生成的纳米管薄膜从基体表面完全脱落，获得表面为蜂巢状纳米图案的牙科种植体。作为示例，本专利技术的制备上述牙科种植体的方法可以采用以下步骤。( I)牙科种植体基体的制备 选用钛基材(例如医用纯钛或钛合金)加工成牙科种植体基体，可以采用的常用加工方法，在此不进行详述，应理解，只要能制得牙科种植体基体的加工方法均包含于本专利技术中。然后对牙科种植体进行表面抛光、清洗预处理。同样地，对钛基材的抛光和清洗处理并不特别限定，可以采用公知的方法，而且该预处理也不是本专利技术所必需的。预处理后的牙科种植体的表面形貌可以参见图1， 从图可见，牙种植体表面没有明显的微结构。(2)阳极氧化电解液的配制 采用的电解液可为氟化氨的乙二醇溶液，含有少量的水，其中的氟化氨的质量百分比可为0.1~1.0%，水的体积百分比可为1.0~10%。例如，可采用含0.25wt%氟化铵，lvol%水的乙二醇溶液作为电解液。(3)阳极氧化 采用电解方式对牙科种植体基体进行阳极氧化处理。以牙科种植体基体为阳极，而阴极并不特别限定，例如可以采用石墨电极或者钼片电极，放入步骤(2)配制的电解液中进行电解。优选采用恒压直流方式进行电解。工作电压可为20~80V，氧化时间可为I~96小时，反应温度可为室温。在一个优选的不例中，工作电压为40~60V,氧化时间为I~3小时，例如工作电压为60V，氧化时间为I小时。通过反应条件的控制，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形成的蜂巢状纳米氧化钛膜层致使所述牙科种植体表面形成蜂巢状纳米形貌，其中所述蜂巢状纳米氧化钛层的氧含量随膜层厚度增加而递减，逐渐过渡至所述钛基材。

【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形成的蜂巢状纳米氧化钛膜层致使所述牙科种植体表面形成蜂巢状纳米形貌，其中所述蜂巢状纳米氧化钛层的氧含量随膜层厚度增加而递减，逐渐过渡至所述钛基材。2.根据权利要求1所述的牙科种植体，其特征在于，所述蜂巢状纳米氧化钛膜层的厚度为25~35 nm。3.根据权利要求1或2所述的牙科种植体，其特征在于，所述钛基材为医用钛或钛合金。4.一种制备权利要求1至3中任一项所述的牙科种植体的方法，其特征在于，包括: (1)对钛基材牙科种植体进行阳极氧化处理以在表面原位氧化，从而制得表面形成有氧化钛纳米管薄膜的钛基材牙科种植体；以及 (2)以所述表面形成有氧化钛纳米管薄膜的钛基材牙科种植体为阴极进行电解以使所述氧化钛纳米管薄膜从基体表面脱落，从...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宣勇，钱仕，
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：