[发明专利]含氟离子的抗污水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了含氟离子的抗污水凝胶及其制备方法与应用，其中，含氟离子的抗污水凝胶含有以下原料：2‑甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱单体、3‑(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、链转移剂、光引发剂、氟化物和水。本发明在牙套表面原位构建水凝胶涂层，使得牙套在佩戴时能够与水形成水合层，在广泛的pH值内均能体现出很好的抗污性能，减少隐形矫正牙套上的细菌残留；同时，水凝胶在牙套佩戴过程中能够缓慢释放一定量的氟离子，释放的氟离子不仅能够提高牙齿的抗菌、防龋能力，而且还能提高水凝胶涂层的亲水性，进而进一步提高水凝胶的抗污效果。

技术领域

本发明涉及口腔高分子材料领域，具体涉及含氟离子的抗污水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

牙齿畸形是指儿童在生长发育过程中由先天的遗传因素或后天的环境因素造成的牙齿、颔骨、颅面的畸形，也是口腔常见的三大疾病之一。面对口腔畸形的治疗，一般可分为两大类：一类是以金属弓丝为代表的传统正畸手段；另一类是以透明牙套为代表的隐形矫正手段。随着人民生活水平的不断提高，人们对美的要求也越来越高，患者也更多的会选择隐形矫正。因此近几年，隐形矫正行业发展迅猛。

然而，通过对隐形矫正所需佩戴的牙套研究发现，牙套内侧有一圈圈螺纹状的结构，用扫描电镜进一步放大观察，在牙套的材料的咬合处存在大约20μm宽的缝隙，该缝隙由牙套制造工艺所致，难以彻底消除。这种螺纹状结构以及缝隙就会为细菌初期的定植及繁殖提供了场所。患者在正畸治疗过程中，每天需佩戴牙套20小时以上，只有吃饭和清洗牙套时才可以取下。因此，如果没有对牙套及时清洗或清洗不彻底，就会在牙套上滋生细菌，并进一步危害牙齿健康。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含氟离子的抗污水凝胶及其制备方法，以及该抗污水凝胶作为抗污涂层在隐形矫正牙套上的应用，以解决现有技术中牙套的材料的咬合处存在的缝隙易导致细菌定植和繁殖的问题，提高隐形矫正牙套的抗污能力，减少隐形矫正牙套上的细菌残留，并通过缓慢释放的氟离子提高牙齿的抗菌、防龋能力。

本发明通过下述技术方案实现：

含氟离子的抗污水凝胶，含有以下原料：2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱单体、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、链转移剂、光引发剂、氟化物和水。

本技术方案中，抗污水凝胶的原料中包括2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱单体。2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱单体是一种总电荷为0、电中性的两性离子，且带正电和负电的原子位置不同。

3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷为硅烷偶联剂，其与2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱单体聚合形成式I所示的聚合物。该聚合物与链转移剂、光引发剂、氟化物共同构成水凝胶混合物。在部分实施例中，可在水凝胶混合物中添加乙酸或盐酸以控制硅烷的水解速率，并提升硅烷醇的稳定性。对隐形矫正牙套的表面进行等离子处理后，将水凝胶混合物涂覆于牙套表面，式I所示的聚合物上与Si连接的羟基与牙套表面的羟基发生缩合反应，脱水后原位构建水凝胶涂层。通过实验研究发现，2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)在水中能够与水形成水合层，这层水合层在广泛的pH值内均能体现出很好的抗污性能。

通过水凝胶涂层改性后，水凝胶涂层的厚度能够填充隐形矫正牙套咬合处的缝隙，从而大幅缩小了细菌初期定植的场所；同时，MPC的抗污性能使得水凝胶涂层具备优异的抗污效果，进一步减少隐形矫正牙套上的细菌残留，面对由于清洁不不及时、不彻底导致的细菌繁殖及对牙齿造成的危害时，抗污涂层可以使牙套具有抗细菌抗蛋白粘附的效果，且牙套在水中更容易清洁，保护牙齿健康；此外，水凝胶涂层不会对隐形材料本身的力学性能、透光性等性能产生影响，确保了牙齿矫正的矫正效果。