[发明专利]一种牙科种植体及其弱碱性纳米表面的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及牙科种植体材料领域，特别涉及一种弱碱性纳米表面牙科种植体的制备方法。

背景技术

医用钛及其合金在临床使用过程中，由于具有良好的生物相容性被广泛用来指被牙科种植体。但钛的生物惰性表面难以与骨组织发生化学键性结合，在种植体和活体组织界面处容易形成纤维组织隔层，使植入体发生松动，导致钛牙科种植体材料植入失败。

如何提高牙科种植体材料的生物相容性和骨整合性，是提高牙科种植修复成功率首先需要解决的问题。合适的牙科种植体应不仅具有接近骨组织的力学性能，如相对低的弹性模量、耐腐蚀性、高比强度等，同时应根据临床应用需要对表面生物活性进行改善。因此，为了获得良好的生物活性以达到优异的骨整合效果，缩短骨整合周期，提高种植成功率，通过牙科种植体表面改性处理以获得良好的成骨能力是非常必要的。

目前对种植体的表面改性研究集中于两个方面，一是改变表面形貌结构，二是优化表面化学成分。其中对于表面化学成分改性的研究仍然停留在简单地通过引入对成骨有益的元素（如Ca、P、Sr、Zn等），或是引入蛋白质、多肽等有机生物活性组分，处理过程复杂，且对于促进细胞成骨分化的针对性较差。生物医用材料是在生物环境中行使功能并能与生物系统相互作用的，这就要求钛种植体材料的表面改性，不仅要关注表面层的化学成分，力学性能，还要更多地关注其表面层与体液环境以及细胞之间的交互反应，从构建植入体材料表面促进成骨的微区环境出发，缩短种植体与周围组织的结合周期。

发明内容

为了解决上述不足，提高牙科种植体与颌骨组织形成生物结合的能力，促进表面骨组织矿化，本发明提供一种具有弱碱性纳米结构生物活性复合表面的牙科种植体及其制备方法，并且制备方法能够适用于任何形状的种植体表面，植入后缓慢降解并获得弱碱性的局部环境，加强成骨细胞在种植体表面的增殖、铺展以及碱性磷酸酶活性，加快种植体早期骨整合的速度，从而提高种植体的稳定性和成功率。

本申请是通过以下内容实现的：

一种牙科种植体，所述牙科种植体具有弱碱性纳米表面，所述弱碱性纳米表面可降解，牙科种植体植入后缓慢降解并获得弱碱性的局部环境，加强成骨细胞在种植体表面的增殖、铺展以及碱性磷酸酶活性，加快种植体早期骨整合的速度，从而提高种植体的稳定性和成功率。所述弱碱性是指PH为8~8.5。

进一步地，所述牙科种植体包括钛基材及其表面原位依次形成的二氧化钛纳米管膜层，以及均匀包覆纳米管内壁的氧化镁膜层。

进一步地，所述钛基材为医用纯钛或钛合金。

进一步地，所述二氧化钛纳米管膜层由锐钛矿晶型的二氧化钛组成，厚度为1~2 μm，纳米管的直径为30~100 nm。

进一步地，所述均匀包覆于纳米管结构的氧化镁膜层，膜层厚度为10~40 nm。

纳米结构表面，如纳米管阵列，其纳米管管径尺寸和管长将对其生物相容性、耐腐蚀性、生物摩擦性能产生重要的影响。体外试验证实，由于纳米管粗糙多孔的形貌，相较于普通表面层能够有效增大结晶表面积，吸附到更多的Ca²⁺、PO₄^3-，提高诱导羟基磷灰石表面沉积的能力，加强界面的结合强度，从而能促进成骨细胞在其表面黏附、生长。

同时牙科种植体材料不可避免的降解会在种植体周围局部营造一个不同于生理条件的微环境，其中碱性微环境对成骨意义重大，随着碱性的提高，成骨细胞活性逐渐提高的同时破骨细胞的活性受到抑制，并在pH为8~8.5时具有最佳的成骨分化活性，有助于骨组织矿化。

本发明还提供一种制备牙科种植体的技术方案：

一种制备上述的牙科种植体的方法，所述方法包括如下步骤：

原位氧化：对医用钛基体进行阳极氧化处理，表面原位氧化制得表面形成纳米管结构的二氧化钛薄膜的钛基材牙科种植体；

包覆氧化镁前驱体：将阳极氧化处理后的钛基材牙科种植体依次浸泡于乙二胺四乙酸溶液与硝酸镁溶液中，获得包覆纳米管状氧化层的含镁螯合物，即氧化镁前驱体；

烧结：将包覆氧化镁前驱体后的牙科种植体置于烧结炉中加热，获得表面具有氧化镁包覆的二氧化钛纳米管的牙科种植体。

进一步地，所述原位氧化具体为：采用恒压直流方式，工作电压为10~40 V，氧化时间为2~5 h，反应温度为室温，电解液为含0.5~1 wt%氟化铵和2~50 vol%水的丙三醇溶液。