CN114848504B - 可用于抗菌牙齿嵌体制作的dna-羟基磷灰石复合材料及其制备方法、应用 - Google Patents

可用于抗菌牙齿嵌体制作的dna-羟基磷灰石复合材料及其制备方法、应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114848504B
CN114848504B CN202210288046.2A CN202210288046A CN114848504B CN 114848504 B CN114848504 B CN 114848504B CN 202210288046 A CN202210288046 A CN 202210288046A CN 114848504 B CN114848504 B CN 114848504B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dna
mineralization
composite material
template
hydroxyapatite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210288046.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114848504A (zh
Inventor
刘凯
卫彦
周玉赛
孙瑶
张洪杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Peking University School of Stomatology
Original Assignee
Tsinghua University
Peking University School of Stomatology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University, Peking University School of Stomatology filed Critical Tsinghua University
Priority to CN202210288046.2A priority Critical patent/CN114848504B/zh
Publication of CN114848504A publication Critical patent/CN114848504A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114848504B publication Critical patent/CN114848504B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00—Preparations for dentistry
    • A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
    • A61K6/831—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising non-metallic elements or compounds thereof, e.g. carbon
    • A61K6/838—Phosphorus compounds, e.g. apatite
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00—Preparations for dentistry
    • A61K6/15—Compositions characterised by their physical properties
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K6/00—Preparations for dentistry
    • A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Plastic & Reconstructive Surgery (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明涉及生物材料技术领域，本申请提供了一种可用于抗菌牙齿嵌体制作的DNA‑羟基磷灰石复合材料及其制备方法、应用，该复合材料包括DNA‑季铵盐纳米纤维集合体矿化模板和原位矿化形成的羟基磷灰石；所述矿化模板及DNA‑羟基磷灰石复合材料具有抗菌性。本发明中的复合材料具有优异的力学性能，包括较高的杨氏模量和一定的韧性，同时具有优异的抗菌性能，可用于抗菌牙齿嵌体的制备。

Description

可用于抗菌牙齿嵌体制作的DNA-羟基磷灰石复合材料及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及生物材料技术领域，尤其涉及一种可用于抗菌牙齿嵌体制作的DNA-羟基磷灰石复合材料及其制备方法、应用。
背景技术
龋病和牙周病等口腔疾病对口腔健康产生了严重威胁，这些疾病一方面会损伤牙齿、导致牙齿的缺损，另一方面还会导致口腔炎症、牙齿疼痛等症状，对人们日常工作生活有很大影响。对于牙齿缺损，目前临床中多采用氧化锆陶瓷嵌体进行填补，使牙齿能够恢复其基本功能。但是，此类嵌体并不能改善口腔中龋病和牙周病等疾病状况，口腔健康还会继续受到威胁。因此，制备具有抗菌功能的牙齿嵌体，对于牙齿修复和口腔健康的长期保持具有重要意义。
羟基磷灰石是牙齿和骨的主要组成成分，在人体生命活动中发挥着不可替代的作用，人工合成羟基磷灰石类材料目前在生物医学领域，例如骨、牙齿等硬组织修复中展现出巨大的应用前景。然而，受限于目前的合成技术和无机材料本身特性，人工合成羟基磷灰石力学性能一般较差，尤其是韧性极低，这种材料特性很大程度上限制了其实际应用范围，特别是在牙齿修复方面的应用。目前，人们基于仿生策略构建出一些羟基磷灰石与有机材料的复合材料，例如矿化胶原材料、矿化水凝胶材料。这种方法在一定程度上可以提高人工合成羟基磷灰石材料的整体力学性能，但是胶原等有机物的引入会降低材料的模量，而且这类羟基磷灰石复合材料的韧性仍然较差。因此，目前对于抗菌功能嵌体及其制备还没有成熟有效的方案。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可用于抗菌牙齿嵌体制备的DNA-羟基磷灰石复合材料及其制备方法、应用，本发明中的复合材料具有优异的力学性能，包括较高的杨氏模量和一定的韧性，同时具有优异的抗菌性能，可用于抗菌牙齿嵌体的制备。
本发明提供了一种可用于抗菌牙齿嵌体制作的DNA-羟基磷灰石复合材料，其包括DNA-季铵盐纳米纤维集合体矿化模板和原位矿化形成的羟基磷灰石；所述矿化模板及DNA-羟基磷灰石复合材料具有抗菌性。
本发明实施例提供的DNA-羟基磷灰石复合材料产品表现出优异的力学性能，包括高杨氏模量、韧性，同时还展现出优异的抗菌活性，另外，可以通过计算机辅助设计制造技术(CAD/CAM)制作出与天然牙齿相似度极高、并具有抗菌功能的牙齿嵌体，可用于牙齿修复应用。
本发明实施例以DNA-季铵盐纳米纤维集合体起到矿化模板的作用，其在宏观尺度上是一种新的矿化模板。具体地，所述矿化模板包括静电纺一维纱线(纤维)材料和/或静电纺二维膜材料。本申请实施例所指的宏观尺度，是指肉眼可见的，相较于纳米级别的矿化。例如，一些实施例中矿化的一维纤维材料在直径是微米级别，其长度可调，毫米到厘米级别甚至更长；另一些实施例中矿化的二维膜材料的厚度是微米级别，宽度和长度也是大范围可调的。
在本发明的实施例中，所提供的可用于抗菌牙齿嵌体制作的DNA-羟基磷灰石复合材料，是由静电纺丝DNA-季铵盐复合物模板经过矿化制得；所述矿化的模板包括由静电纺纱技术制备的一维纱线材料，以及由静电纺丝技术制备的二维的膜材料。即，本发明实施例中所述的矿化模板是由静电纺丝纳米纤维组成，主要骨架材料是DNA(脱氧核糖核酸，DNA骨架是由磷酸与糖类基团交互排列而成)，骨架中的磷酸根为羟基磷灰石的形成提供了大量的成核位点；纳米纤维集合体形态包括膜材料和纱线材料两种，其中的组成单元纳米纤维具有大的比表面积，更有利于羟基磷灰石的矿化。作为优选，所述的DNA-季铵盐纳米纤维集合体，是具有大比表面积和高磷酸根密度的DNA-阳离子型表面活性剂矿化模板。
并且，所述的DNA-季铵盐纳米纤维集合体矿化模板及复合材料具有抗菌性，模板成分为DNA-长链脂肪季铵盐复合物，主要是季铵盐类阳离子表面活性剂与DNA分子的静电作用所形成的复合物。
在本发明的优选实施例中，所述矿化模板中DNA为鲑鱼精子提取DNA，其他类似分子量的DNA也可行(如小牛胸腺DNA、鲱鱼精DNA)。所述矿化模板中季铵盐阳离子表面活性剂一般为C12～C18长链脂肪季铵盐(或称长脂肪链季铵盐)，优选为双十二烷基二甲基溴化铵和/或十六烷基三甲基溴化铵。进一步优选的，所述矿化模板中，DNA与阳离子型表面活性剂的摩尔比可为1：0.7～1：0.9。如采用过高浓度的季铵盐，容易对健康口腔组织产生一定的毒副作用。
本发明实施例所述的复合材料，由静电纺DNA-阳离子型表面活性剂复合物模板和原位矿化形成的羟基磷灰石组成，即羟基磷灰石可原位生长于所述矿化的模板上，主要成分为DNA-羟基磷灰石复合物。羟基磷灰石又称羟磷灰石，是钙磷灰石(Ca5(PO4)3(OH))的自然矿物化，常被写成(Ca10(PO4)6(OH)2)的形式；其是牙齿的主要组成成分。
本发明实施例所述复合材料中的羟基磷灰石，是使用所述的矿化模板诱导通过交替浸渍法矿化而形成。本申请中矿化模板为DNA-表面活性剂复合物，此材料具有很好的韧性，为矿化后的材料提供了一定的韧性；原位矿化的方式更有利于提高材料的力学性能。此外，由于季铵盐表面活性剂与DNA的静电作用以及外面致密羟基磷灰石的生长，本发明实施例所述的复合材料是具有缓释的抗菌效果(抗菌性持久)，这对于降低口腔组织的毒副作用有较大意义。
在本发明的一些优选实施例中，所述的DNA-羟基磷灰石复合材料形貌呈现褶皱状；具有可折叠性能；材料杨氏模量可达15Gpa～25Gpa。一些实施例中的DNA-羟基磷灰石复合膜材料，对多种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均显示出有效的抗菌活性。
本发明实施例提供了如前文所述的DNA-羟基磷灰石复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将季铵盐阳离子表面活性剂和DNA在水中混合形成沉淀物(可分别取季铵盐类阳离子表面活性剂水溶液、DNA水溶液，混合反应)，将含所述沉淀物的混合溶液离心冻干，得到DNA-季铵盐复合物；
S2、将所述DNA-季铵盐复合物溶于溶剂后得到纺丝液，通过静电纺工艺，得到DNA-季铵盐纳米纤维集合体，作为矿化模板；
S3、将所述矿化模板在矿化液中交替循环浸渍，得到所述DNA-羟基磷灰石复合材料。
作为优选，所述的DNA-羟基磷灰石复合材料的制备方法包括以下步骤：
A)将DNA与阳离子型表面活性剂分别溶于超纯水中，得到DNA溶液和表面活性剂溶液；
B)将所述阳离子型表面活性剂溶液加入DNA溶液中，混合均匀，得到白色沉淀物；
C)将所述含白色沉淀的混合溶液离心冻干后得到DNA-表面活性剂复合物(即为DNA-季铵盐复合物)，优选溶于乙醇后得到纺丝液；
D)将所述纺丝液通过静电纺纱和静电纺丝技术，得到由DNA-阳离子型表面活性剂复合物纳米纤维组成的一维纱线材料、二维的膜材料，作为矿化模板；
E)将上述矿化模板在矿化液中交替循环浸渍3～15次，得到高杨氏模量，韧性和抗菌活性的DNA-羟基磷灰石复合材料。
在本发明的优选实施例中，所述DNA为鲑鱼精子提取DNA，为市售试材；进一步优选的，所述阳离子型表面活性剂为双十二烷基二甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵。
在本发明的优选实施例中，所述DNA溶液的浓度为3～5mg/mL；所述表面活性剂溶液的浓度为5～15mg/mL。进一步地，DNA与阳离子型表面活性剂的摩尔比可为1：0.7～1：0.9。
本发明实施例所述的季铵盐类阳离子表面活性剂可与DNA通过静电作用形成复合物，经离心冻干，除去多余的水，即得干燥的DNA-季铵盐复合物样品。优选的，所述离心的转速为6000～10000rpm，离心时间可为3～5min；冻干为常规冷冻干燥工艺，时间可为1～5h。
在本发明的实施例中，冻干后的DNA-季铵盐复合物样品加入溶剂溶解，得到纺丝液。所述溶剂优选为醇类物质，更优选为乙醇、甲醇和异丙醇中的一种或多种，进一步优选为乙醇。
所述的静电纺技术是目前制备纳米纤维的一种重要方法，其核心是使带电荷的高分子流在静电场中流动与变形，固化得到纤维状物质；基本装置有静电高压电源、液体供给单元、纤维收集单元。本发明将得到的纺丝液通过静电纺工艺，得到DNA-季铵盐纳米纤维集合体，作为矿化模板。本申请实施例中需要对所述纺丝体系的溶剂种类，纺丝液浓度，施加电压等进行优化，才可以实现比较好的效果。
在本申请的优选实施例中，所述纺丝液浓度为5.0～20.0mg/mL。进一步优选的，所述纺丝液浓度为10.0～12.0mg/mL，纳米纤维形貌较优；注射速度可为1.3mL/h。
在本申请的优选实施例中，所述静电纺的正极电压为+7.0KV～+15.0KV。进一步优选的，静电纺纱正负极电压为±10.0～±11.0KV；静电纺丝正极电压为+10.0～+11.0KV，负极电压为-3.0～-3.5KV。
本发明实施例采用所述的矿化模板，包括膜材料或纱线材料，在矿化液中交替循环浸渍，得到所述DNA-羟基磷灰石复合材料。
在本发明的具体实施例中，所述矿化液包括钙盐水溶液和磷酸盐水溶液；循环浸渍次数为3～15次。作为优选，所述矿化液包括：氯化钙水溶液(400mM)；磷酸氢二钠十二水合物水溶液(400mM，pH10.0)；循环浸渍次数优选为5～10次。
本发明实施例制得的DNA-羟基磷灰石复合材料通过计算机辅助设计制造技术(CAD/CAM)，可制作出与天然牙齿相似度极高并具有抗菌功能的牙齿嵌体。即本发明还提供了一种抗菌牙齿嵌体，采用前文所述的DNA-羟基磷灰石复合材料制作得到，可通过粘合剂粘合堆叠复合材料制作。
CAD是“计算机辅助设计”的缩写，而CAM则是“计算机辅助制造”的缩写，总结来说是利用计算机来对所需产品进行设计并且控制机器加工，是目前口腔临床中非常常见的嵌体制备手段，本申请并无特殊限制。
综上所述，本发明提供一种可用于抗菌牙齿嵌体制作的DNA-羟基磷灰石复合材料，具体由静电纺丝DNA-阳离子型表面活性剂复合物模板和原位矿化形成的羟基磷灰石组成；所述阳离子型表面活性剂优选为双十二烷基二甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵等具有长烷基链的阳离子表面活性剂。本发明实施例通过静电纺丝技术制备了具有大比表面积和高磷酸根密度的DNA-阳离子型表面活性剂矿化模板，通过交替浸渍矿化之后，制备了可用于抗菌牙齿嵌体制作的DNA-羟基磷灰石复合材料。所得产品表现出高杨氏模量、柔韧性等优异的力学性能，还展现出优异的抗菌活性，同时可以通过CAD/CAM制备出与天然牙齿相似度极高并具有抗菌功能的牙齿嵌体，可用于牙齿修复应用。本发明制备工艺简单、无需特殊设备、成本低、绿色环保，可开发为下一代抗菌功能牙齿嵌体。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1和实施例2中制备的膜矿化前后的扫描电子显微镜图；
图2为本发明实施例1中制备的膜矿化后的X射线衍射图；
图3为本发明实施例1中制备的膜矿化后可折叠性的图片；
图4为本发明实施例1中制备的膜矿化前后的力学性能图；
图5为本发明实施例1和实施例2制备的DNA-羟基磷灰石复合膜与天然牙齿、氧化锆陶瓷对比的抗菌效果图；
图6为本发明实施例1制备的DNA-羟基磷灰石复合材料的抑菌圈实验；
图7为本发明实施例1制备的DNA-羟基磷灰石复合材料作为原料制作的牙齿嵌体图；
图8为本发明实施例3,4,5制备的纤维矿化前后的扫描电子显微镜图；
图9为本发明实施例3,4,5制备的纤维矿化前后的力学性能图。
具体实施方式
下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明提供的一种可用于抗菌牙齿嵌体制作的DNA-羟基磷灰石复合材料及其制备方法、应用做进一步的说明。如无特殊说明的，均为重量份数。以下实施例中，所用原料为市售产品。其中，所用DNA为鲑鱼精子提取DNA，为市售试材(购于Sigma-Aldrich；CAS号：438545-06-3)。
实施例1
将DNA与双十二烷基二甲基溴化铵分别溶于超纯水中，得到DNA溶液和表面活性剂溶液。
取3.6mL 10mg/mL的双十二烷基二甲基溴化铵水溶液加入10mL 3mg/mL的DNA水溶液中，混合均匀后产生白色沉淀。将含所述白色沉淀的混合物放入离心机中，用6000rpm转速离心3min，移除上清液后加入超纯水洗涤一次，然后离心，冷冻干燥5h，得到DNA-阳离子型表面活性剂复合物。冻干后的复合物样品加入乙醇，溶解后得到10mg/mL的纺丝液。
将上述制备的纺丝液注入注射器中，采用静电纺丝技术，收集得到DNA-表面活性剂复合物纳米纤维组成的膜材料；其中，正极采用+10.5KV的电压，负极采用-3.0KV的电压，注射速度为1.3mL/h，采用锡箔纸作为接受器，经过7h的连续静电纺丝，即得所述纳米纤维组成的膜(微米级别厚度，长宽20厘米左右)。
将得到的静电纺丝膜在氯化钙水溶液(400mM)中浸渍30s，随后在水中浸泡5s，然后取出该静电纺丝膜，在磷酸氢二钠十二水合物水溶液(400mM，pH 10.0)中浸渍30s；上述的矿化操作循环十次，最后将膜样品在低浓度矿化液中(氯化钙0.7mM；磷酸氢二钠十二水合物1.7mM；Tris 20mM；[pH 9.0])，于37℃下孵育过夜得到DNA-羟基磷灰石复合物膜材料。
图1为本发明实施例1中制备的膜矿化前后的扫描电子显微镜图(SEM)；其中，未矿化时DNA复合物静电纺丝薄膜由形貌均一的纳米纤维组成。经过3次矿化循环，可见有明显的矿物形成，矿物间存在缝隙；随着矿化次数的增加(5次)，矿物逐渐变得密实、形成表面光滑的形貌。当矿化循环次数增加至10次，可见形成褶皱状的矿化物。由于DNA复合物纳米纤维模板良好的矿化诱导作用，本发明中所制备的材料具有很高的矿物堆积密度。
图2为本发明实施例1中制备的膜矿化后的X射线衍射图(XRD)。从图2可见，10次矿化后的薄膜材料具有明显的羟基磷灰石(HAP)的XRD特征峰，证明本发明中的原位矿化羟基磷灰石的方法是非常有效的。
图3为本发明实施例1中制备的膜矿化后可折叠性的图片，由此证明10次矿化后的DNA复合物纳米纤维薄膜仍具有一定的韧性。
图4为本发明实施例1中制备的膜矿化前后的力学性能图。DNA复合物膜材料随着矿化次数的增加杨氏模量不断提高，矿化循环次数10次的时候，材料杨氏模量高达约25GPa，超过了目前大部分已报道的模板矿化体系。
图5为本发明实施例1制备的DNA-羟基磷灰石复合膜与天然牙齿、氧化锆陶瓷对比的抗菌效果图；由此可见，相对于对比样品，本发明中的DNA-羟基磷灰石复合膜材料对所选的多种革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均显示出有效的抗菌活性。
其中，所有细菌在菌液OD(600nm)调制0.01用于抗菌实验，所有实验均在37℃，大气环境下进行。将实验样品，包括天然牙齿、氧化锆陶瓷、DNA-羟基磷灰石复合膜，放入菌液中进行培养，通过测试其OD(600nm)值来对材料抗菌性能进行表征。OD越低说明抗菌性能越好。
图6为本发明实施例1制备的DNA-羟基磷灰石复合材料的抑菌圈实验。从图6可见，48h后对于变形链球菌金展现出很小的抑菌圈，说明本发明中的复合材料具有缓释的抗菌效果，这对于减小阳离子表面活性剂对口腔正常组织的毒性，以及提高抗菌效果持续的时间具有重要作用。
抑菌圈实验：将变形链球菌培养至OD(600nm)为1时，取1mL菌液倒入固体培养基，然后将DNA-羟基磷灰石复合膜置于固体培养基上，观察结果。
图7为本发明实施例1制备的DNA-羟基磷灰石复合材料作为原料制作的牙齿嵌体图；本发明中，将DNA-羟基磷灰石复合膜制作的块状原料(将多张膜堆叠通过粘合剂黏合而成)，采用牙科中常用的CAD/CAM技术制备出与天然牙齿具有很高相似度的嵌体材料，与石膏模型的牙齿缺陷有很高的适配度，可以证明本发明提供了一种有效的新一代牙齿嵌体材料。
实施例2
与实施例1中的所有方法相同，仅改变矿化操作循环次数，分别为三次，五次，可以得到微观形貌和力学性能不同的DNA-羟基磷灰石复合物膜材料。
如图1所示，三次矿化循环得到的样品表现为存在裂缝的不致密结构，五次矿化得到得样品表现为致密的表面形貌。并且参见图4，随着矿化循环次数的增加，样品的杨氏模量也逐渐增加。
实施例3
按照实施例1中的方法制备纺丝液，采用静电纺纱技术，制备得到DNA-表面活性剂复合物纳米纤维组成的纱线纤维。其中，采用双喷头喷丝，两喷头间距30cm，中间放置漏斗加捻装置对两侧喷头喷出纳米纤维进行加捻，漏斗转速为1000rpm，纤维收集速率为3rpm；正极电压为+10.5KV，负极电压为-10.5KV，两端喷头注射速度均为1.3mL/h。
复合物纤维模板矿化与实施例1中膜的矿化方法基本相同，仅将在水中浸泡时间变为30s，最终得到DNA-羟基磷灰石复合物纱线纤维材料。
实施例4
按照实施例1中的方法制备纺丝液，采用实施例3中方法制备纤维，然后将纤维在体积比为4:1的乙醇/水混合溶剂中进行后拉伸，得到后拉伸处理的纤维。
后拉伸处理的纤维矿化与实施例3中的矿化方法相同。
实施例5
基本按照实施例1中的方法制备纺丝液，不同的是在纺丝液中混合20wt％的甘油；采用实施例3中方法制备纤维。
混合甘油的纤维矿化与实施例3中的矿化方法相同。
图8为本发明实施例3,4,5制备的纤维矿化前后的扫描电子显微镜图。本发明通过不同的DNA复合物纤维模板，制备出不同形貌的DNA-羟基磷灰石复合纤维材料，混合甘油能够得到具有不同形貌的矿化纤维；证明本发明中的矿化模板对羟基磷灰石的矿化具有很好的诱导作用。
其中，实施例3中矿化后复合材料为表面缝隙较多的结构，实施例4中矿化后复合材料为表面较为密实的结构，实施例5中矿化后复合材料为纤维状材料无规堆积的结构。
图9为本发明实施例3,4,5制备的纤维矿化前后的力学性能图；本发明中所涉及DNA复合物纤维材料的杨氏模量矿化后也有显著提升，均高于15GPa。后拉伸处理的纤维抗张强度有一定提升(图9左)，对于杨氏模量无明显提升。
实施例6-7
基本按照实施例1中的方法制备纺丝液，不同的是纺丝液浓度分别为5mg/mL、20mg/mL，静电纺丝难以得到形貌较优的纳米纤维膜，5mg/mL时为带串珠的纤维，20mg/mL纤维直径较大且均匀度差。
实施例8-9
基本按照实施例1中的方法制备纺丝液，不同的是静电纺丝所用的正极高压分别为7KV、15KV，静电纺丝难以得到形貌较优的纳米纤维膜，7KV时为带串珠的纤维，15KV时纤维直径较大且均匀度差。
实施例10-13
基本按照实施例1中的方法制备纺丝液，不同的是纺丝液所用溶剂分别为甲醇，异丙醇，1-己醇，1-辛醇。溶剂为甲醇、异丙醇，所得纳米纤维膜形貌均一，而采用1-己醇、1-辛醇则难以得到良好的纳米纤维膜。
本申请优选实施例对所述纺丝体系的溶剂种类，纺丝液浓度，施加电压等进行优化，实现了比较好的效果。
由以上实施例可见，本发明提供了一种DNA-羟基磷灰石复合材料，主要由静电纺丝DNA-阳离子型表面活性剂复合物模板和原位矿化形成的羟基磷灰石组成，其中阳离子型表面活性剂可以为双十二烷基二甲基溴化铵或十六烷基三甲基溴化铵；该复合材料可用于抗菌牙齿嵌体制作。本发明所述的可用于抗菌牙齿嵌体制作的复合材料产品不仅具有优异的力学性能，包括高杨氏模量、柔韧性等，而且抗菌活性优异，可以通过CAD/CAM制作出与天然牙齿相似度极高的抗菌牙齿嵌体。此外，本发明制备工艺简单、无需特殊设备、成本低、绿色环保，利于下一代抗菌功能牙齿嵌体的开发推广。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种可用于抗菌牙齿嵌体制作的DNA-羟基磷灰石复合材料，其特征在于，包括DNA-季铵盐纳米纤维集合体矿化模板和原位矿化形成的羟基磷灰石；所述矿化模板及DNA-羟基磷灰石复合材料具有抗菌性；
所述矿化模板包括静电纺一维纱线材料和/或静电纺二维膜材料，所述矿化模板成分为DNA-长链脂肪季铵盐复合物，所述矿化模板中DNA为鲑鱼精子提取DNA，长链脂肪季铵盐为双十二烷基二甲基溴化铵和/或十六烷基三甲基溴化铵。
2.如权利要求1所述的DNA-羟基磷灰石复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将季铵盐阳离子表面活性剂和DNA在水中混合形成沉淀物，将含所述沉淀物的混合溶液离心冻干，得到DNA-季铵盐复合物；
S2、将所述DNA-季铵盐复合物溶于溶剂后得到纺丝液，通过静电纺工艺，得到DNA-季铵盐纳米纤维集合体，作为矿化模板；
S3、将所述矿化模板在矿化液中交替循环浸渍，得到所述DNA-羟基磷灰石复合材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述溶剂为醇类物质。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述溶剂为乙醇、甲醇和异丙醇中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述纺丝液浓度为5.0～20.0mg/mL。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述静电纺的正极电压为+7.0KV～+15.0KV。
7.根据权利要求2-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述矿化液包括钙盐水溶液和磷酸盐水溶液，循环浸渍次数为3～15次。
8.一种抗菌牙齿嵌体，采用权利要求1所述的DNA-羟基磷灰石复合材料制作得到。
CN202210288046.2A 2022-03-23 2022-03-23 可用于抗菌牙齿嵌体制作的dna-羟基磷灰石复合材料及其制备方法、应用 Active CN114848504B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210288046.2A CN114848504B (zh) 2022-03-23 2022-03-23 可用于抗菌牙齿嵌体制作的dna-羟基磷灰石复合材料及其制备方法、应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210288046.2A CN114848504B (zh) 2022-03-23 2022-03-23 可用于抗菌牙齿嵌体制作的dna-羟基磷灰石复合材料及其制备方法、应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114848504A CN114848504A (zh) 2022-08-05
CN114848504B true CN114848504B (zh) 2023-04-11

Family

ID=82628037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210288046.2A Active CN114848504B (zh) 2022-03-23 2022-03-23 可用于抗菌牙齿嵌体制作的dna-羟基磷灰石复合材料及其制备方法、应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114848504B (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001327591A (ja) * 2000-03-13 2001-11-27 Shigeo Okahata 医療用または歯科用材料およびその製造方法
JP2007154094A (ja) * 2005-12-07 2007-06-21 Canon Inc 水溶性高分子を含むｄｎａ複合体およびその製造方法
CN101601871B (zh) * 2009-05-27 2013-01-23 天津大学 矿化电纺明胶超细纤维仿生骨修复材料及其制备方法
CN103705438B (zh) * 2013-12-20 2016-03-02 北京科技大学 通过静电纺丝将核酸适配体修饰的高分子体系纺成纤维膜应用于控制释放
US20160374904A1 (en) * 2015-06-23 2016-12-29 South Dakota Board Of Regents Sequential Material Deposition for Remineralization and Desensitization of Teeth
CN109913977B (zh) * 2019-03-15 2020-12-04 中国科学院长春应用化学研究所 一种核酸凝胶纤维及其制备方法
CN111150882B (zh) * 2020-01-10 2021-10-01 北京大学口腔医学院 银纳米线-矿化胶原共组装仿生支架及其制备方法与应用
CN112402695B (zh) * 2020-11-27 2022-09-20 南方科技大学 一种取向结构的原位矿化仿生骨水凝胶复合材料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN114848504A (zh) 2022-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Heydary et al. A novel nano-fiber of Iranian gum tragacanth-polyvinyl alcohol/nanoclay composite for wound healing applications
Abolghasemzade et al. PVA based nanofiber containing CQDs modified with silica NPs and silk fibroin accelerates wound healing in a rat model
CN103341209B (zh) 一种丝素蛋白纳米纤维膜及其制备方法
CN104083798B (zh) 一种抗菌聚电解质复合纳米纤维膜及其制备方法
Sindhu et al. Medical applications of cellulose and its derivatives: present and future
CN104013995B (zh) 氧化壳聚糖接枝改性猪真皮胶原微纳纤维膜及其制备方法
CN101036802A (zh) 柞蚕丝素蛋白生物医用材料及其制备方法
CN101187089A (zh) 丝素蛋白与聚乙烯醇共混抗菌纳米纤维及其制备方法
CN101856510B (zh) 丝素蛋白和硅酸钙复合纳米纤维支架材料的制备方法
CN107261209A (zh) 一种用层状硅酸盐/壳聚糖层层自组装改性微/纳米纤维膜的方法
De Olyveira et al. First otoliths/collagen/bacterial cellulose nanocomposites as a potential scaffold for bone tissue regeneration
CN101033564A (zh) 普通及功能性海藻酸钙纤维的制备方法与用途
Lee et al. The influence of added ionic salt on nanofiber uniformity for electrospinning of electrolyte polymer
CN111617320B (zh) 骨诱导再生膜及其制备方法和应用
Li et al. The degradation regulation of 3D printed scaffolds for promotion of osteogenesis and in vivo tracking
CN107469127A (zh) 天然多糖衍生物/天然高分子复合纤维医用伤口敷料的制备方法
RU2522216C1 (ru) Многослойный материал с хитозановым слоем из нано- и ультратонких волокон
CN107213529A (zh) 一种用于提高成骨细胞粘附和成骨性能的可降解医用高分子三维材料的制备方法
CN106620898A (zh) 一种高分子基引导组织再生膜及其制备方法和应用
Bao et al. Agar/collagen membrane as skin dressing for wounds
Huang et al. LBL fabricated biopolymer-layered silicate based nanofibrous mats and their cell compatibility studies
CN114848504B (zh) 可用于抗菌牙齿嵌体制作的dna-羟基磷灰石复合材料及其制备方法、应用
CN107823704A (zh) 一种牙周组织再生修复膜及其制备方法
Grimmelsmann et al. Electrospinning chitosan blends for nonwovens with morphologies between nanofiber mat and membrane
CN1172036C (zh) 一种组织工程支架用纤维及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant