CN110859755B - 一种用于治疗牙髓病变的盖髓剂及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于治疗牙髓病变的盖髓剂及其制备方法和用途。本发明中的生物活性颗粒在口腔环境下释放PO4 3‑离子，促使Ca2+和PO4 3‑能够快速在材料表面沉积，使矿化层更快形成，其释放的金属离子和PO4 3‑能够起到中和作用，使材料在体液中具有稳定的pH值，提高其与牙髓细胞的相容性，促使牙髓细胞向成牙分化。牙齿盖髓剂根据其组分的不同，可以有不同的使用方式，例如包括磷硅酸盐玻璃、磷硅酸盐陶瓷等生物活性颗粒和引发聚合的修复性材料复合后制备的牙齿盖髓剂经光引发聚合固化后覆盖在牙齿表面，诱导牙髓牙体组织的快速形成，用于牙髓病变治疗的目的；而包括固相粉末和液相的牙齿盖髓剂在制备得到后均匀地涂覆于牙髓表面即可实现治疗牙髓病变的目的。
Description
技术领域
本发明属于牙科生物医用材料技术领域，具体涉及一种用于治疗牙髓病变的盖髓剂及其制备方法和用途。
背景技术
牙齿龋坏是临床上的常见病和多发病，临床上按龋坏的程度可分为浅龋、中龋和深龋。对于浅龋和中龋可以通过银汞、玻璃离子水门汀和复合树脂充填等进行治疗，目前取得了比较满意的临床效果；而对于深龋，应最大程度的保存活髓，临床上主要通过盖髓术保存活髓，即将能够使牙髓病变恢复效应的材料覆盖在牙髓创面上，以消除病变，保护牙髓。
临床常用的盖髓剂有Ca(OH)2和MTA。其中，Ca(OH)2会使局部pH值升高，导致覆盖的牙髓组织变性坏死，形成牙本质桥，得到修复性的牙本质，但临床长期成功率不高。MTA是由多种亲水性氧化矿物质混合而成的一种灰色粉制剂，主要由铝酸三钙、硅酸三钙、三钙氧化物、硅酸盐氧化物构成，与水相遇后，MTA会形成一种胶样凝胶，pH显著升高，具有较好的生物相容性和封闭性，能够促进硬组织的再生，但其固化缓慢使得患牙在治疗数小时内无法承担咬合力，且其抗压强度差不能用于咬合功能区的修复。所以有必要针对现有问题，开发一种能够快速固化，并具有较高力学性能以及良好生物相容性的新型生物活性盖髓剂。
发明内容
为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种含有生物活性颗粒的新型盖髓剂及其制备方法和用途，其能够快速固化，快速形成矿化层、并促进牙髓细胞向成牙分化，同时具有良好的生物相容性，能够用于治疗由于龋齿引起的牙髓病变。
本发明目的主要通过以下技术方案实现。
本发明的第一个方案是提供一种牙齿盖髓剂，所述牙齿盖髓剂包括生物活性颗粒和可引发聚合的修复性材料；所述可引发聚合的修复性材料以丙烯酸酯类单体为基体；
所述生物活性颗粒包括下述物质的一种或多种：
(1)磷硅酸盐生物活性玻璃及其衍生物；
(2)磷硅酸盐生物活性陶瓷及其衍生物；
(3)生物活性纳米粒子，所述生物活性纳米粒子为将胶体二氧化硅纳米粒子表面用含钙离子的化合物改性得到的粒子；
(4)磷酸钙、磷酸三钙、磷酸四钙、甘油磷酸钙、碳酸钙、羟基磷灰石等中的一种或多种；
(5)有机无机复合活性颗粒，所述有机无机复合活性颗粒选自两亲性的树莓状或中空有机无机复合活性颗粒；所述有机组分为丙烯酸酯类聚合物，所述无机组分为Si-O-Si网络，且还含有作为修饰体的钙；
(6)上述(1)～(4)中至少一种与有机高分子材料的复合物。
进一步地，所述丙烯酸酯类单体包括双酚A甲基丙烯酸缩水甘油酯(Bis-GMA)、二脲烷二甲基丙烯酸酯(UDMA)、二甲基丙烯酸三甘醇酯(TEGDMA)、羟乙基甲基丙烯酸甲酯、乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二水杨酸酯、丙烯酸等中的至少一种。
进一步地，所述生物活性颗粒与可引发聚合的修复性材料的比例为1:10～3:1(g/g)。
进一步地，所述以丙烯酸酯类单体为基体的材料中还可以包括少量的用于反应的引发剂、稳定剂、溶剂等。
进一步地，所述有机高分子材料选自明胶、PLGA、透明质酸、海藻酸钠、壳聚糖等中的一种或多种。
本发明的第二个方案是提供上述第一个方案中的牙齿盖髓剂的制备方法，将生物活性颗粒与可引发聚合的修复性材料搅拌混合得到。
所述搅拌例如是在室温条件下进行，搅拌至物料混合均匀即可。
本发明的第三个方案是提供一种牙齿盖髓剂，所述牙齿盖髓剂包括固体粉末和液相；所述固体粉末由生物活性颗粒组成，所述液相包括磷酸氢二铵溶液、磷酸二氢铵溶液、磷酸氢二钠溶液、磷酸二氢钠溶液中的至少一种。
进一步地，所述生物活性颗粒包括下述物质的一种或多种：
(1)磷硅酸盐生物活性玻璃及其衍生物；
(2)磷硅酸盐生物活性陶瓷及其衍生物；
(3)生物活性纳米粒子，所述生物活性纳米粒子为将胶体二氧化硅纳米粒子表面用含钙离子的化合物改性得到的粒子；
(4)磷酸钙、磷酸三钙、磷酸四钙、甘油磷酸钙、碳酸钙、羟基磷灰石等中的一种或多种；
(5)有机无机复合活性颗粒，所述有机无机复合活性颗粒选自两亲性的树莓状或中空状有机无机复合活性颗粒；所述有机组分为丙烯酸酯类聚合物，所述无机组分为Si-O-Si网络，且还含有作为修饰体的钙；
(6)上述(1)～(4)中至少一种与有机高分子材料的复合物。
进一步地，所述固体粉末和液相的比例为1:2～3:1(g/mL)，优选为1:1～2:1(g/mL)。
进一步地，所述液相还可包括亲水性的高分子材料；所述高分子材料包括胶原蛋白、透明质酸、海藻酸钠或明胶中的至少一种。
进一步地，所述液相中，每加入1mL磷酸氢二铵溶液、磷酸二氢铵溶液、磷酸氢二钠溶液、磷酸二氢钠溶液中的至少一种时，加入的亲水性的高分子材料的质量为0-0.3g，优选为0-0.1g，还优选为0-0.05g。
进一步地，所述磷酸氢二铵溶液、磷酸二氢铵溶液、磷酸氢二钠溶液或磷酸二氢钠溶液的浓度为0.08-3mol/L。
本发明的第一个方案中，所述的磷硅酸盐生物活性玻璃及其衍生物是指高磷含量的磷硅酸盐生物活性玻璃及其衍生物；所述磷硅酸盐生物活性玻璃的组成为SiO2-CaO-P2O5，其中磷的含量大于6mol％；所述衍生物为掺杂了锶、镁、锌、钾、硼、氟、铝等中的一种或多种的生物活性玻璃；所述磷硅酸盐生物活性玻璃的制备方法可以参考中国专利文献ZL201010248059.4或Biomed.Phys.Eng.Express 3(2017)045017文献中公开的方法制备得到的。
本发明的第三个方案中，所述的磷硅酸盐生物活性玻璃及其衍生物是指本领域技术人员知悉的常规的磷硅酸盐生物活性玻璃及其衍生物；所述磷硅酸盐生物活性玻璃的组成为SiO2-CaO-P2O5，其中各组分的含量为本领域的常规选择；所述衍生物为掺杂了锶、镁、锌、钾、硼、氟、铝等中的一种或多种的生物活性玻璃；所述磷硅酸盐生物活性玻璃的制备方法可以参考中国专利文献ZL 201010248059.4或Biomed.Phys.Eng.Express 3(2017)045017文献中公开的方法制备得到的。
本发明的第一个方案和第三个方案中，所述的磷硅酸盐生物活性陶瓷及其衍生物是指磷硅酸盐生物活性陶瓷及其衍生物；所述磷硅酸盐生物活性陶瓷的组成为SiO2-CaO-P2O5或SiO2-CaO-P2O5-Na2O；所述衍生物为掺杂了锶、镁、锌、钾、硼、氟、铝等中的一种或多种的生物活性陶瓷。
本发明的第一个方案和第三个方案中，所述生物活性纳米粒子为将胶体二氧化硅纳米粒子表面用含钙离子的化合物改性得到的粒子，所述含钙离子的化合物中的阴离子为OH-，并且胶体二氧化硅纳米粒子以二氧化硅计和钙离子的摩尔比为10:1～500:1；所述生物活性纳米粒子的制备参考中国专利文献CN 103845756B中公开的内容，在此全文引入本申请中作为本申请的公开内容。
本发明的第一个方案和第三个方案中，所述的有机无机复合活性颗粒选自两亲性的树莓状或中空状有机无机复合活性颗粒，所述有机无机复合活性颗粒的制备参考Journal of biomedical nanotechnology,2018,14(4):795-801文献中公开的树莓状有机无机复合活性颗粒的制备方法，或参考ACS Appl.Mater.Interfaces,2018,10(8):6956-6964文献中公开的中空状有机无机复合活性颗粒的制备方法。
本发明的第四个方案是提供上述第三个方案中的牙齿盖髓剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)配制磷酸氢二铵溶液、磷酸二氢铵溶液、磷酸氢二钠溶液或磷酸二氢钠溶液中的至少一种，任选地在其中加入亲水性的高分子材料搅拌溶解成溶液；
(2)将生物活性颗粒中的至少一种，与步骤(1)的溶液混合，制备得到盖髓剂。
进一步地，所述亲水性的高分子材料的水溶液的浓度为1-20wt％。
本发明的牙齿盖髓剂在制备得到后均匀地涂覆于牙髓暴露部位即可实现治疗牙髓病变的目的。
本发明的第五个方案是提供上述牙齿盖髓剂的用途，其用于制备治疗牙髓病变的材料。
本发明的有益效果：
1.本发明中的生物活性颗粒，如磷硅酸盐玻璃、磷硅酸盐陶瓷等在口腔环境下释放离子速率较快，主要是由于其中含有较高的PO4 3-离子释放，促使Ca2+和PO4 3-能够快速在材料表面沉积，使矿化层更快形成，而且其释放的金属离子和PO4 3-能够起到中和作用，使材料在体液中具有稳定的pH值，提高其与牙髓细胞的相容性，促使牙髓细胞向成牙分化。而生物活性纳米粒子、有机无机复合活性颗粒会在口腔环境下释放Ca2+，与体液中PO4 3-离子结合形成矿化层，促进牙髓牙体组织的形成。磷酸三钙等颗粒具有良好的生物相容性，能够促进牙髓牙体组织的形成。
2.本发明中的牙齿盖髓剂根据其组分的不同，可以有不同的使用方式，例如包括磷硅酸盐玻璃、磷硅酸盐陶瓷等生物活性颗粒和引发聚合的修复性材料复合后制备的牙齿盖髓剂经光引发聚合固化后覆盖在牙齿表面，诱导牙髓牙体组织的快速形成，用于牙髓病变治疗的目的；而包括固相粉末和液相的牙齿盖髓剂在制备得到后均匀地涂覆于牙髓表面即可实现治疗牙髓病变的目的。
附图说明
图1为实施例1的盖髓剂在口腔环境中放置24小时后的XRD图；
图2为实施例1的盖髓剂在口腔环境中不同时间的pH变化；
图3为实施例2的盖髓剂促进牙髓细胞增值的图；
图4为实施例3的盖髓剂促进牙髓细胞向成牙分化的图；
图5为实施例6的盖髓剂在口腔环境中放置7天后的SEM图。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明中，术语“任选地”表示所述特征存在或不存在，以“任选地在其中加入亲水性的高分子材料”为例，就表示“在其中加入亲水性的高分子材料”这个特征存在(即加入了亲水性的高分子材料)或不存在(即不用加入亲水性的高分子材料)。
实施例1
一种生物活性颗粒-可引发聚合的修复材料的牙齿盖髓剂的制备，步骤如下：
将Bis-GMA、TEGDMA按重量比1:1混合，加入少量光引发剂(樟脑醌，CQ)得到可引发聚合的修复材料。然后将生物活性颗粒(组成为P2O5-11mol％,SiO2-55mol％,CaO-35mol％的磷硅酸钙玻璃)与可引发聚合的修复材料按重量比1:2混合，得到牙齿盖髓剂。光固化60s，将其放入人工唾液中24h，发现其能够促进羟基磷灰石矿化层的形成(如图1所示)，而且其pH值稳定，如图2所示。
实施例2
一种生物活性颗粒-可引发聚合的修复材料的牙齿盖髓剂的制备，步骤如下：
将Bis-GMA、TEGDMA和1,3-丁二醇二水杨酸酯按重量比为1:1:0.1混合，加入少量光引发剂(樟脑醌，CQ)得到可引发聚合的修复材料。然后将生物活性颗粒(质量比为1:1的磷硅酸锶玻璃和磷酸三钙，其中磷硅酸锶玻璃的组成为P2O5-11mol％,SiO2-55mol％,CaO-29mol％，SrO-5mol％)与可引发聚合的修复材料按重量比2:3混合，得到牙齿盖髓剂。光固化60s，与细胞共培养，发现其能够促进牙髓细胞的增值，如图3所示，其中的吸光值越高代表检测到的牙髓细胞的增值越大。
实施例3
一种生物活性颗粒-可引发聚合的修复材料的牙齿盖髓剂的制备，步骤如下：
将UDMA、TEGDMA按重量比3:2混合，加入少量光引发剂(樟脑醌，CQ)得到可引发聚合的修复材料。然后将生物活性颗粒(磷硅酸钠钙陶瓷，组成为P2O5-15mol％,SiO2-50mol％,CaO-25mol％，Na2O-10mol％)与可引发聚合的修复材料按重量比1:1混合，得到牙齿盖髓剂。光固化60s，与细胞共培养，发现其能够促进牙髓细胞向成牙分化，如图4所示，DSPP、MP-1、OCN分别代表牙本质涎磷蛋白、牙基质蛋白、骨钙蛋白。
实施例4
一种生物活性颗粒-可引发聚合的修复材料的牙齿盖髓剂的制备，步骤如下：
将UDMA、TEGDMA和羟乙基甲基丙烯酸甲酯按重量比为1:1:0.2混合，加入少量光引发剂(樟脑醌，CQ)得到可引发聚合的修复材料。将生物活性颗粒(纳米生物活性颗粒、中空状的有机无机复合活性颗粒)与可引发聚合的修复材料按重量比1:2混合，得到牙齿盖髓剂，光固化时间为40s。
实施例5
一种生物活性颗粒-可引发聚合的修复材料的牙齿盖髓剂的制备，步骤如下：
将Bis-GMA、UDMA、TEGDMA按重量比0.8:0.2:1混合，加入少量光引发剂(樟脑醌，CQ)得到可引发聚合的修复材料。将生物活性颗粒(磷酸三钙)与可引发聚合的修复材料按重量比2:3混合，得到牙齿盖髓剂，光固化时间为60s。
实施例6
一种生物活性颗粒-磷酸氢二铵溶液的牙齿盖髓剂的制备，步骤如下：
(1)磷酸氢二铵溶液的制备：将3mol的磷酸氢二铵加入到1L的水中，搅拌溶解均匀得到。
(2)盖髓剂的制备：将磷硅酸钙玻璃(组成为P2O5-11mol％,SiO2-55mol％,CaO-34mol％)与步骤(1)的磷酸氢二铵溶液按2:1(g/mL)的比例搅拌混合均匀，得到牙齿盖髓剂。
将其放入人工唾液中7天，发现其能够促进羟基磷灰石矿化层的形成，如图5所示。
实施例7
一种生物活性颗粒-磷酸氢二铵-磷酸二氢铵溶液的牙齿盖髓剂的制备，步骤如下：
(1)磷酸氢二铵-磷酸二氢铵溶液的制备：将3mol的磷酸氢二铵与0.5mol的磷酸二氢铵加入到1L的水中，搅拌溶解均匀得到。
(2)盖髓剂的制备：将磷硅酸镁铝陶瓷(组成为P2O5-15mol％,SiO2-55mol％,MgO-20mol％，Al2O3-10mol％)与步骤(1)的磷酸氢二铵-磷酸二氢铵溶液按2:1(g/mL)的比例搅拌混合均匀，得到牙齿盖髓剂，其具有较高的力学强度，如表1所示。
实施例8
一种生物活性颗粒-磷酸氢二铵-磷酸二氢铵溶液的牙齿盖髓剂的制备，步骤如下：
(1)磷酸氢二铵-磷酸二氢铵溶液的制备：将3mol的磷酸氢二铵与0.5mol的磷酸二氢铵加入到1L的水中，搅拌溶解均匀得到。
(2)盖髓剂的制备：将磷硅酸镁铝陶瓷(组成为P2O5-15mol％,SiO2-55mol％,MgO-20mol％，Al2O3-10mol％)和树莓状有机无机复合活性颗粒按质量比1:1混合，并与步骤(1)的磷酸氢二铵-磷酸二氢铵溶液按2:1(g/mL)的比例搅拌混合均匀，得到牙齿盖髓剂，其具有更高的力学强度，如表1所示。
表1实施例7和8中的盖髓剂的力学强度
| E(GPa) | σyield(MPa) | |
| 实施例7盖髓剂 | 420±80 | 6±1.2 |
| 实施例8盖髓剂 | 490±90 | 6.5±1.4 |
实施例9
一种生物活性颗粒-明胶-磷酸氢二钠-磷酸二氢钠溶液的牙齿盖髓剂的制备，步骤如下：
(1)磷酸氢二钠-磷酸二氢钠-明胶溶液的制备：将0.167mol的磷酸氢二钠与0.083mol的磷酸二氢钠加入到1L的水中，并加入10g的明胶，搅拌溶解均匀得到。
(2)盖髓剂的制备：将磷酸钙和碳酸钙按照重量比1:1混合，并与步骤(1)的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠-明胶溶液按3:1(g/mL)的比例搅拌混合均匀，得到牙齿盖髓剂，其能够快速固化(约10min)。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种牙齿盖髓剂，其中，所述牙齿盖髓剂由生物活性颗粒和可引发聚合的修复性材料组成；所述可引发聚合的修复性材料以丙烯酸酯类单体为基体，还含有用于反应的引发剂和任选加入或不加入的稳定剂；
所述生物活性颗粒选自下述物质的一种或多种：
1）磷硅酸盐生物活性玻璃及其衍生物；所述的磷硅酸盐生物活性玻璃及其衍生物是指高磷含量的磷硅酸盐生物活性玻璃及其衍生物；所述磷硅酸盐生物活性玻璃的组成为SiO2-CaO-P2O5，其中磷的含量大于6mol％；所述衍生物为掺杂了锶、镁、锌、钾、硼、氟、铝中的一种或多种的生物活性玻璃；
2）磷硅酸盐生物活性陶瓷及其衍生物；所述的磷硅酸盐生物活性陶瓷及其衍生物是指磷硅酸盐生物活性陶瓷及其衍生物；所述磷硅酸盐生物活性陶瓷的组成为SiO2-CaO-P2O5或SiO2-CaO-P2O5-Na2O；所述衍生物为掺杂了锶、镁、锌、钾、硼、氟、铝中的一种或多种的生物活性陶瓷；
以及物质1）和/或物质2）与下述物质的一种或多种的组合：
3）生物活性纳米粒子，所述生物活性纳米粒子为将胶体二氧化硅纳米粒子表面用含钙离子的化合物改性得到的粒子；
4）磷酸钙、磷酸三钙、磷酸四钙、甘油磷酸钙、碳酸钙中的一种或多种；
5）有机无机复合活性颗粒，所述有机无机复合活性颗粒选自两亲性的树莓状或中空状有机无机复合活性颗粒；所述有机组分为丙烯酸酯类聚合物，所述无机组分为Si-O-Si网络，且还含有作为修饰体的钙；
6）上述1）~4）中至少一种与有机高分子材料的复合物；
所述生物活性颗粒与可引发聚合的修复性材料的质量比为1:10~3:1；
所述有机高分子材料选自明胶、PLGA、透明质酸、海藻酸钠、壳聚糖中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的牙齿盖髓剂，其中，所述生物活性颗粒选自下述物质的一种：
i）组成为P2O5-11mol％，SiO2-55mol％，CaO-35mol％的磷硅酸钙玻璃；
ii）质量比为1:1的磷硅酸锶玻璃和磷酸三钙，其中磷硅酸锶玻璃的组成为P2O5-11mol％，SiO2-55mol％，CaO-29mol％，SrO-5mol％；
iii）磷硅酸钠钙陶瓷，组成为P2O5-15mol％，SiO2-50mol％，CaO-25mol％，Na2O-10mol％。
3.根据权利要求1或2所述的牙齿盖髓剂，其中，所述丙烯酸酯类单体包括双酚A甲基丙烯酸缩水甘油酯（Bis-GMA）、二脲烷二甲基丙烯酸酯（UDMA）、二甲基丙烯酸三甘醇酯（TEGDMA）、羟乙基甲基丙烯酸甲酯、乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二水杨酸酯、丙烯酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的牙齿盖髓剂，其中，所述生物活性纳米粒子为将胶体二氧化硅纳米粒子表面用含钙离子的化合物改性得到的粒子，所述含钙离子的化合物中的阴离子为OH-，并且胶体二氧化硅纳米粒子以二氧化硅计和钙离子的摩尔比为10:1～500:1。
5.权利要求1-4任一项所述的牙齿盖髓剂的制备方法，其特征在于，将生物活性颗粒与可引发聚合的修复性材料搅拌混合得到。
6.权利要求1-4任一项所述的牙齿盖髓剂的用途，其用于制备治疗牙髓病变的材料。
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