(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010053853.7
(22)申请日 2020.01.17
(71)申请人 中山大学附属口腔医院
地址 510055 广东省广州市越秀区陵园西
路56号
(72)发明人 吴淑仪 李彦 吴丁财 邹蕾燕
许剑萌
(74)专利代理机构 广州三环专利商标代理有限
公司 44202
代理人 颜希文
(51)Int.Cl.
C23C 22/02(2006.01)
C23C 22/73(2006.01)
C23C 22/78(2006.01)
A61L 27/54(2006.01)
A61L 27/34(2006.01)A61L 27/28(2006.01)A61L 27/06(2006.01)
(54)发明名称一种钛种植体表面的长效可再生抗菌涂层(57)摘要本发明涉及一种钛种植体表面的长效可再生抗菌涂层，属于口腔生物医学材料领域。本发明提供一种在钛种植体表面制备可再生抗菌涂层的方法：取钛片用SiC砂纸打磨抛光，用溶剂清洗，晾干，然后进行碱热处理，用硅烷偶联剂KH570溶液处 理，再与丙烯酸单体进行自由基聚合反应后，与乙二胺反应，浸泡于次氯酸钠溶液中，即可制备得到钛种植体表面的可再生抗菌涂层。本发明采用共价键结合法及聚合物接枝法在钛片表面构建牢固稳定的高分子抗菌层，达到了持久抗菌的作用，且本发明首次将卤胺高分子应用于钛种植体表面改性，构建可再生利用的抗菌涂层，抗菌层牢固稳定，抗菌时效长，抗菌层可再
生利用。权利要求书1页 说明书9页 附图13页CN 111118484 A 2020.05.08
C N 111118484
A
1.一种在钛种植体表面制备可再生抗菌涂层的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取钛片用SiC砂纸打磨抛光，然后用溶剂清洗，晾干；
(2)将步骤(1)处理后的钛片进行碱热处理，然后用硅烷偶联剂KH570溶液处理；
(3)将步骤(2)处理后的钛片与丙烯酸单体进行自由基聚合反应；
(4)将步骤(3)处理后的钛片与乙二胺反应；
(5)将步骤(4)处理后的钛片浸泡于次氯酸钠溶液中，即可制备得到钛种植体表面的可再生抗菌涂层。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)的具体操作为：取直径为9.5mm、厚为0.3mm的圆形钛片用#400、#800、#1000SiC砂纸逐级打磨抛光，然后用溶剂丙酮、无水乙醇和双蒸水依次超声清洗20min，晾干。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碱热处理为将钛片置于5mol/L NaOH溶液中在60℃下反应24h；所述硅烷偶联剂KH570的体积分数为40％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述自由基聚合反应条件为50℃反应12h、50℃反应24h、60℃反应12h、60℃反应24h、70℃反应12h、70℃反应24h中至少一种。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述自由基聚合反应条件为60℃反应24h。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述钛片与所述乙二胺在80℃温度条件下反应24h。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，所述次氯酸钠溶液的有效率浓度为10％。
8.采用如权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的钛种植体表面的可再生抗菌涂层。
9.如权利要求8所述的钛种植体表面的可再生抗菌涂层，其特征在于，所述可再生抗菌涂层为N -卤胺高分子抗菌层。
10.如权利要求8-9任一所述的钛种植体表面的可再生抗菌涂层在制备预防和/或种植体周围炎的药物中的应用。
权 利 要 求 书1/1页CN 111118484 A
一种钛种植体表面的长效可再生抗菌涂层
技术领域
[0001]本发明涉及一种钛种植体表面的长效可再生抗菌涂层，属于口腔生物医学材料领域。
背景技术
[0002]目前种植义齿修复已成为牙缺失功能和美学修复的首选方式。由于种植体周围组织不同于天然牙周组织，其对细菌入侵的防御能力相对较弱，尤其在牙周病、颌面缺损及感染牙槽窝等不良微生态环境条件下种植，更容易产生种植体周围组织感染或种植体周围炎，且一旦发生难以治愈。目前种植体周围炎的发生率高达18％-35％，是种植修复远期失败的重要原因。
[0003]N-卤胺化合物属于有机非抗生素类抗菌剂，具有广谱抗菌、活性强、结构稳定、生物安全性好及成本低廉等特性。其抗菌机理包括：卤胺化合物前驱体在次氯酸钠水溶液中可发生氯化反应，使N-H键变成N-Cl键，其中带正电的氯原子可通过静电作用吸附带负电的细菌胞膜并作用于细菌受体，破坏或抑制细菌的代谢过程，进而达到接触性抗菌的效果。N-Cl结构在水溶液中可解离出带正电的氯原子，释放到材料周边环境发挥释放性抗菌作用。氯原子消耗完后，再次浸泡次氯酸钠溶液可实现再氯化，表现为抗菌性能的循环再生。N-卤胺化合物因具有优良的生物安全性和环境安全性而广泛应用于水及空气净化、医疗耗材改性、食品包装改良、纺织品改性和各种涂料或染料的改性等领域。但目前N-卤胺化合物尚未用于钛种植体表面抗菌改性。
[0004]目前通过种植体表面抗菌改性来减少细菌黏附、抑制菌斑生物膜形成，从而预防种植术后初期感染，已取得不错的进展。然而，现有的研究中通过物理吸附或氢键将抗菌剂结合到钛表面形成的抗菌涂层牢固程度较低，抗菌成分析出快；而传统化学涂层法将高分子抗菌剂及抗菌肽等物质应用于钛表面改性，缓释速率及效率随时间推移快速降低。因此目前种植体表面抗菌涂层性能尚难达到预期的抗菌时效，难以有效预防种植术后感染。另外，当宿主或环境因素导致种植体周围炎发生后，种植体周围骨吸收、种植体暴露、菌斑进一步黏附，最终导致种植体松动和脱落，这一过程往往不可逆转，而现有种植体表面抗菌涂层在种植修复远期，种植体表面的抗菌活性已基本消失，难以有效地种植体周围炎。目前种植体表面抗菌涂层结构存在稳定性、可控性、时效性不理想，抗菌性不可再生等缺陷。
发明内容
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在钛种植体表面制备可再生抗菌涂层的方法。
[0006]本发明的另一目的是提供上述方法制备得到的钛种植体表面的长效可再生抗菌涂层。
[0007]本发明的再一目的是提供上述钛种植体表面的可再生抗菌涂层在制备预防和/或种植体周围炎的药物中的应用。
过程中出现种植体周围炎时，通过重新激活种植体表面的抗菌活性，种植体周围炎。[0009]为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种在钛种植体表面制备可再生抗菌涂层的方法，包括如下步骤：
[0010](1)取钛片用SiC砂纸打磨抛光，然后用溶剂清洗，晾干；
[0011](2)将步骤(1)处理后的钛片进行碱热处理，然后用硅烷偶联剂KH570溶液处理；[0012](3)将步骤(2)处理后的钛片与丙烯酸单体进行自由基聚合反应；
[0013](4)将步骤(3)处理后的钛片与乙二胺反应；
[0014](5)将步骤(4)处理后的钛片浸泡于次氯酸钠溶液中，即可制备得到钛种植体表面的可再生抗菌涂层。
[0015]优选地，步骤(1)的具体操作为：取直径为9.5mm、厚为0.3mm的圆形钛片用#400、# 800、#1000SiC砂纸逐级打磨抛光，然后用溶剂丙酮、无水乙醇和双蒸水依次超声清洗20min，晾干。
[0016]优选地，步骤(2)中，所述碱热处理为将钛片置于5mol/L NaOH溶液中在60℃下反应24h；所述硅烷偶联剂KH570的体积分数为40％。
[0017]碱热处理使钛片表面羟基化，硅烷偶联剂KH570溶液处理钛片，其能与钛表面羟基反应，从而将C＝C双键引入钛片表面；
[0018]优选地，步骤(3)中，所述自由基聚合反应条件为50℃反应12h、50℃反应24h、60℃反应12h、60℃反应24h、70℃反应12h、70℃反应24h中至少一种。
[0019]通过设置50℃反应12h、50℃反应24h、60℃反应12h、60℃反应24h、70℃反应12h、70℃反应24h系列梯度的自由基聚合反应条件，使丙烯酸单体与钛表面KH570碳碳双键相连并聚合成聚丙烯酸从而引入羧基，筛选最佳反应条件；
[0020]优选地，所述自由基聚合反应条件为60℃反应24h。
[0021]优选地，步骤(4)中，所述钛片与所述乙二胺在80℃温度条件下反应24h。[0022]所述钛片与含有带氨基的化合物乙二胺作用，通过酰胺化反应使聚丙烯酸的羧基与乙二胺的氨基反应形成酰胺键。
[0023]优选地，步骤(5)中，所述次氯酸钠溶液的有效率浓度为10％。
[0024]通过浸泡次氯酸钠溶液引入氯原子，在钛表面构建出N-卤胺高分子抗菌层。[0025]另一方面，本发明提供所述的方法制备得到的钛种植体表面的可再生抗菌涂层，所述可再生抗菌涂层为N-卤胺高分子抗菌层。
[0026]再一方面，所述的钛种植体表面的可再生抗菌涂层在制备预防和/或种植体周围炎的药物中的应用。
[0027]与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0028](1)本发明提供的一种在钛种植体表面制备可再生抗菌涂层的方法，采用共价键结合法及聚合物接枝法在钛片表面构建牢固稳定的高分子抗菌层，达到了持久抗菌的作用。
[0029](2)本发明首次将卤胺高分子应用于钛种植体表面改性，构建可再生利用的抗菌涂层，抗菌层牢固稳定，抗菌时效长，抗菌层可再生利用。
使用过程中出现种植体周围炎时，通过重新激活种植体表面的抗菌活性，种植体周围炎。
附图说明
[0031]图1为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层的傅里叶变换红外光谱图；[0032]图2为扫描电镜观察本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层的表面形貌结果图；[0033]图3为元素地图观察本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层在钛表面的元素组成和分布结果图；
[0034]图4为原子力显微镜分析本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层的结果图；[0035]图5为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层的热重(TG)曲线图；
[0036]图6为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层的机械性能检测结果图；
[0037]图7为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层接触性抗菌检测结果图；
[0038]图8为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层释放性抗菌检测结果图；
[0039]图9为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层抗菌检测结果图；
[0040]图10为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层抗菌检测结果图；
[0041]图11为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层保存稳定性检测结果图；
[0042]图12为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层长效抗菌性检测结果图；
[0043]图13为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层反复抗菌检测结果图；
[0044]图14为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层对成骨细胞的影响结果图；[0045]图15为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层对成骨细胞的影响结果图；[0046]图16为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层对成骨细胞细胞骨架的影响的结果图；
[0047]图17为本发明实施例1制备得到的N-卤胺涂层组织相容性结果图。
具体实施方式
[0048]为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0049]实施例1
[0050]本实施例为本发明提供的一种在钛种植体表面制备可再生抗菌涂层的方法，包括如下步骤：
[0051](1)取直径为9.5mm、厚为0.3mm的圆形钛片用#400、#800、#1000SiC砂纸逐级打磨抛光，然后用溶剂丙酮、无水乙醇和双蒸水依次超声清洗20min，晾干；
[0052](2)将步骤(1)处理后的钛片用5mol/L NaOH溶液60℃反应24小时进行碱热处理，使钛片表面羟基化，然后用体积分数为40％的硅烷偶联剂KH570溶液处理，其能与钛表面羟基反应，从而将C＝C双键引入钛片表面；
[0053](3)将步骤(2)处理后的钛片与丙烯酸单体在60℃进行自由基聚合反应24h；[0054](4)将步骤(3)处理后的钛片与含有带氨基的化合物乙二胺在80℃时反应24h，通
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