CN115737921A - 一种适用于高脂血症的植体材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于先进材料技术领域，涉及种植体表面改性与骨再生材料技术，具体涉及一种适用于高脂血症的植体材料及其制备方法与应用。该植体材料包括钛植体，所述钛植体表面附着明胶支架层，所述明胶支架层内负载APOE3，明胶支架层内的明胶形成支架结构。其制备方法为：将APOE3加入至明胶溶液中混合均匀获得混合溶液，将混合溶液涂覆于钛植体表面，冷冻干燥即得。本发明提供的植体材料能够提升高脂血症下的种植体骨结合水平，从而适用于高脂血症的失牙修复。
Description
技术领域
本发明属于先进材料技术领域，涉及种植体表面改性与骨再生材料技术，具体涉及一种适用于高脂血症的植体材料及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
目前，种植义齿是成人失牙修复的主要手段。最新研究表明，高脂血症严重影响种植体骨结合，抑制种植体表面的干细胞的成骨向分化活性，从而可能导致种植手术失败。APOE3以载脂蛋白E(apolipoprotein E，ApoE)中最稳定的亚型。目前已证实APOE3在脂质运输和干细胞成骨-成脂分化平衡等方面表现出重要的调控作用。因此，在钛种植体表面施用APOE3对增强高脂血症患者的种植体骨结合并提升种植义齿手术成功率具有十分重要的意义。但是，如何在钛种植体表面长期缓释APOE3，以达到持续调节干细胞成骨-成脂分化平衡并增强种植体骨结合，仍然是钛种植体表面改性亟待解决的关键问题。
钛种植体表面改性分为物理法、化学法和生物法。其中，以负载功能性蛋白质为目标的钛种植体表面改性方法目前主要采用化学法联合生物法的方式，即预先对钛种植体表面做酸/碱/热预处理，再利用静电吸附作用在其表面涂覆混有功能蛋白质的藻酸盐或壳聚糖等大分子涂层，从而实现钛种植体表面负载和缓释功能蛋白质的目标。这类方法简单易行且成本较低，然而往往由于其所用的大分子涂层生物降解性差，影响种植体植入中后期的种植体周围骨改建并降低种植体骨结合效果。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种适用于高脂血症的植体材料及其制备方法与应用，本发明提供的植体材料能够提升高脂血症下的种植体骨结合水平，从而适用于高脂血症的失牙修复。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一方面，一种适用于高脂血症的植体材料，包括钛植体，所述钛植体表面附着明胶支架层，所述明胶支架层内负载APOE3，明胶支架层内的明胶形成支架结构。
本发明在钛植体表面设置明胶支架层，明胶支架层内的明胶形成支架结构能够对APOE3进行负载，并进行长期缓释。负载的APOE3能够促进高脂环境下干细胞成骨向分化并抑制其成脂向分化。
另一方面，一种适用于高脂血症的植体材料的制备方法，将APOE3加入至明胶溶液中混合均匀获得混合溶液，将混合溶液涂覆于钛植体表面，冷冻干燥即得。
本发明先将APOE3加入至明胶溶液中，能够使得APOE3与明胶混合均匀，使得明胶能够更均匀负载APOE3，经过冷冻干燥，能够使得明胶保持溶液中的舒张状态，从而形成支架结构，保证负载和缓释的性能。
第三方面，一种上述适用于高脂血症的植体材料在制备失牙修复材料中的应用。
本发明的有益效果为：
本发明提供的植体材料置于高脂血症环境中时，该植体材料可在10天内持续缓释APOE3蛋白，并调节种植体周围干细胞的成骨分化-成脂分化平衡，从而增强干细胞成骨分化能力，提升高脂血症下的种植体骨结合水平。上述技术方案通过开发和制备的提升高脂血症下种植体骨结合的植体材料，可以随着APOE3的释放和明胶支架的降解，在植入早期提升高脂血症下种植体骨结合的同时，在植入后期不影响种植体周围骨改建，最终提升种植修复的成功率。
经试验证明，本发明提供的植体材料生物相容性良好，其在高脂血症下可有效提升种植体骨结合水平，因此具有良好的实际应用之价值。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例中新型植体材料Gelatin-APOE3-Ti制备中所用原料明胶和APOE3的最适浓度及Gelatin-APOE3-Ti生物相容性表征；其中，A展示当向成骨细胞培养基中分别加入浓度为1、5、10g/L的明胶时，成骨细胞增殖的活力变化；B展示当向成骨细胞培养基内分别加入浓度为0.1、1、5mg/mL的APOE3蛋白时，成骨细胞增殖活力的变化；C展示当将成骨细胞分别培养在细胞培养板(tissue culture plate,TCP)、喷砂酸蚀预处理的Ti片(SLA-Ti)表面、新型植体材料Gelatin-APOE3-Ti上时，成骨细胞增殖活力的变化。
图2为本发明实施例中关于新型植体材料Gelatin-APOE3-Ti的制备和表征；其中，A展示Gelatin-APOE3-Ti的表面形貌；B展示Gelatin-APOE3-Ti表面涂层的溶胀率；C展示Gelatin-APOE3-Ti表面涂层在不同缓冲液中的降解时间；D展示直接冻干在SLA-Ti表面和负载在Gelatin-APOE3-Ti表面涂层中的APOE3蛋白的释放速率和释放曲线。
图3为本发明实施例中关于新型植体材料Gelatin-APOE3-Ti的体内表征的实验分组示意图和植体材料手术植入示意图；其中，A展示Gelatin-APOE3-Ti的体内表征的实验分组示意图；B展示不同植体材料手术植入示意图。
图4为本发明实施例中关于新型植体材料Gelatin-APOE3-Ti在植入体内后植体材料周围APOE3蛋白的表达情况；其中，A展示小鼠股骨植入植体材料后，在植体周围的APOE3蛋白表达情况；B展示小鼠股骨植入植体材料后，在植体周围的APOE3蛋白表达量的统计分析。
图5为本发明实施例中关于新型植体材料Gelatin-APOE3-Ti在植入体内4周后的种植体骨结合情况和骨结合率的统计学分析。
图6为本发明实施例中关于新型植体材料Gelatin-APOE3-Ti在植入体内后对组织切片进行免疫组化染色；其中，A和B展示不同植体周围的成骨分化标志物(OCN)的表达量及统计分析；C和D展示不同植体周围的成脂分化标志物(FABP4)的表达量及统计分析。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如前所述，在高脂血症患者的种植体植入手术后，由于种植体骨结合不良可能导致手术失败，且现有的种植体表面改性技术使用的负载功能性蛋白的支架材料往往难以生物降解，严重影响后期种植体周围骨改建，本发明提出了一种适用于高脂血症的植体材料及其制备方法与应用。
本发明的一种典型实施方式，提供了一种适用于高脂血症的植体材料，包括钛植体，所述钛植体表面附着明胶支架层，所述明胶支架层内负载APOE3，明胶支架层内的明胶形成支架结构。
本发明选择明胶作为支架材料，生物降解性能较好，其负载的APOE3能够促进干细胞成骨向分化并抑制其成脂向分化，能够显著提升高脂血症下种植体骨结合水平。
所述Gelatin和APOE3的质量比不做具体限定，可根据高脂血症患者的甘油三酯、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白等各项生理指标的实际情况调整两者用量比例，在一些实施例中，明胶与APOE3的质量比为1～10:0.1～5。
本发明的另一种实施方式，提供了一种适用于高脂血症的植体材料的制备方法，将APOE3加入至明胶溶液中混合均匀获得混合溶液，将混合溶液涂覆于钛植体表面，冷冻干燥即得。
明胶是一种大分子的亲水胶体，亲水部分在在溶液中自由分散，其呈现舒张状，采用普通干燥法时，温度升高，水分蒸发，其亲水部分逐渐收缩，从而难以保证形成支架结构。采用冷冻干燥时，水由液态变为固态，固定明胶在水中的状态，固态的冰直接升华出去，从而使得明胶形成支架结构，保证负载和缓释效果。
本发明中，明胶溶液中明胶的浓度为1～10g/L，在一些实施例中，明胶溶液中明胶的浓度为4.5～5.5g/L。研究表明，该浓度下具有更好的促进细胞增殖作用。
本发明中，混合溶液中APOE3的浓度为0.1～5mg/mL，在一些实施例中，混合溶液中APOE3的浓度为0.9～1.1mg/mL。研究表明，该浓度下具有更好的细胞增殖作用。
在一些实施例中，钛植体经过喷砂和酸蚀(sandblasted and acid-etching,SLA)处理。研究表明，经过喷砂和酸蚀处理的钛植体具有更好的生物相容性和促进成骨细胞增殖的作用。
在一些实施例中，冷冻干燥的温度为-65～-55℃，时间为10～14h。
在一些实施例中，明胶溶液的溶剂为磷酸盐缓冲(PBS)溶液。
本发明所述Gelatin和APOE3可通过市售或者现有方法制备获得。
在一些实施例中，APOE3采用大肠杆菌生产异源重组蛋白的方法制得。具体地，首先，将APOE3的基因序列(897bp)插入大肠杆菌异源表达质粒pET-30a(+)的启动子序列后；其次，通过热激转化的方式将载有apoe3基因的pET-30a(+)转化进入大肠杆菌中；最后，使用异丙基硫代半乳糖苷(isopropyl thiogalactoside,IPTG)诱导APOE3蛋白的表达，并使用蛋白质分子层析柱分离和纯化目的蛋白。
本发明的第三种实施方式，提供了一种上述适用于高脂血症的植体材料在制备失牙修复材料中的应用。
具体地，失牙修复为在高脂血症下的失牙修复。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例
实验材料方法：
(一)Gelatin和APOE3最适浓度筛选
1.Gelatin最适浓度筛选：将成骨细胞培养在TCP上，细胞贴壁且融合度达到80％左右时，向细胞培养板内分别加入终浓度为1、5、10g/L的明胶溶液(使用αMEM培养基溶解)，继续培养1、3、5d后，利用CCK8法检测细胞活力，以此确定所用Gelatin的最适浓度。
2.APOE3最适浓度筛选：将成骨细胞培养在TCP上，细胞贴壁且融合度达到80％左右时，向细胞培养板内分别加入终浓度为0.1、1、5g/L的APOE3蛋白溶液(使用αMEM培养基溶解)，继续培养1、3、5d后，利用CCK8法检测细胞活力，以此确定所用APOE3的最适浓度。
(二)Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料的制备与表征
1.APOE3蛋白采用大肠杆菌生产异源重组蛋白的方法制得。首先，将APOE3的基因序列(897bp)插入大肠杆菌异源表达质粒pET-30a(+)的启动子；其次，通过热激转化的方式将载有apoe3的pET-30a(+)转化进入大肠杆菌中；再次，使用1mM的异丙基硫代半乳糖苷(isopropyl thiogalactoside,IPTG)诱导APOE3蛋白的表达，16℃，12h；最后，12000rpm，30min收集大肠杆菌菌体，经超声破碎后再高速离心取上清，并使用蛋白质分子层析柱分离和纯化目的蛋白，低温冷冻干燥成蛋白质干粉，在-80℃条件下保存。
2.Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料的制备：首先，按照凝胶制备量，将5g的Gelatin加入1000mL的PBS(pH＝7.4)溶液中，在60℃下，10min充分溶解并混匀；其次，待上述溶液冷却至室温(25℃)后，向其中加入APOE3蛋白质干粉1g，再次充分混匀后，得到负载APOE3的明胶溶液；最后，将上述混合溶液均匀涂敷在SLA-Ti植体(进行SLA预处理的Ti植体)表面，并在-60℃下冷冻干燥12h，即可得到Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料。
3.Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料性质表征：材料的表征通过扫描电镜(scanning electron microscope，SEM)观察SLA-Ti植体材料及Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料表面涂层的超微结构；通过降解实验检测新型植体材料表面涂层的完全降解的时间；通过测定溶胀率曲线检测新型植体材料表面涂层的溶胀率。
4.Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料生物相容性检测：通过将成骨细胞分别接种在TCP、SLA-Ti、Gelatin-APOE3-Ti表面，并利用CCK8法检测接种后1、3、5d的细胞活力，表征新型植体材料的生物相容性。
(三)体内实验检测Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料在提升高脂血症小鼠股骨种植体骨结合中的作用和效果
1.动物实验分为三组：分别为正常血脂小鼠植入SLA-Ti种植体组(ApoE+/+group)、高脂血症小鼠植入SLA-Ti种植体组(ApoE-/-group)、高脂血症小鼠植入Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料组(ApoE-/-+APOE group)。
2.小鼠股骨种植体植入手术：在6周龄的雄性C57小鼠双侧后腿膝盖外侧备皮，切开后剥离髌骨，使用低速手机备洞，植入对应的植体材料，髌骨复位并缝合。
3.处死小鼠后通过对不同组别的股骨样本进行微计算机断层扫描(microcomputed tomography,Micro CT),观察Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料对长期提升种植体周围组织内APOE3蛋白量的作用，及对通过缓释APOE3实现调控干细胞成骨分化-成脂分化并最终实现促进高脂血症小鼠股骨种植体骨结合的效果。
实验结果：
(一)Gelatin和APOE3最适浓度筛选及生物相容性检测
1.CCK8检测结果显示，当培养基中的Gelatin浓度在1、5、10g/L时，均无明显细胞毒性，且5g/L的Gelatin具有更好的促进细胞增殖作用(图1A)。因此，选择5g/L的Gelatin作为新型植体材料表面涂层的载体。
2.CCK8检测结果显示，当培养基中的APOE3浓度在0.1、1、5mg/mL时，均无明显细胞毒性。只有5mg/mL的APOE3在成骨细胞培养第5天时，细胞活力相比其他三个实验组有一定下降，而浓度为1mg/mL的APOE3的能促进细胞增殖(图1B)。因此，选取1mg/mL的APOE3作为负载进入新型植体材料表面涂层的功能蛋白质。
3.CCK8检测结果显示，相比于培养在TCP上的成骨细胞，培养在SLA-Ti和Gelatin-APOE3-Ti上的成骨细胞的细胞活力在第3天和第5天有显著提升(图1C)。这表明，新型植体材料Gelatin-APOE3-Ti生物相容性良好，且具有一定的促进成骨细胞增殖的作用。
(二)新型植体材料Gelatin-APOE3-Ti的表征
1.SEM检测结果表明，SLA-Ti具有孔径凹陷不均一的粗糙表面，而Gelatin-APOE3-Ti表面为粗糙褶皱表面(图2A)，纹路间距为21.68±6.6μm，更适于成骨细胞黏附和生长。
2.Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料表面涂层溶胀率为1.58±3.3mg/mg(图2B)，在植体植入后，对周围骨组织和软组织不会产生过大的横向压力。
3.Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料表面涂层在高脂环境(HF组)中的降解时间为11±1d(图2C)，表明由Gelatin和APOE3构成的表面涂层具有良好的生物可降解性，不会影响种植体植入后期的骨改建进程。
4.相比于直接将APOE3蛋白冻干在SLA-Ti植体表面所检测并绘制的释放曲线，Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料具有优异的缓释APOE3蛋白的作用，可在6d内持续释放APOE3蛋白(图2D)，有效解决了目前种植体表面在功能性蛋白质缓释方面的瓶颈问题。
(三)体内实验
1.根据上述体内动物实验分组(图3A)进行不同种植体手术植入操作(图3B)。动物组织石蜡切片的免疫组化染色结果显示，相比于ApoE+/+组的C57小鼠，ApoE基因敲除的ApoE-/-组小鼠的股骨植入SLA-Ti种植体后，其周围组织内的APOE3蛋白表达量显著降低，几乎检测不到，而植入Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料后，在ApoE基因敲除的ApoE-/-组小鼠的股骨种植体周围组织中，APOE3蛋白量显著升高(图4A，图4B)。
2.如图5所示，相比于植入SLA-Ti种植体的ApoE+/+组，同样植入SLA-Ti种植体的ApoE-/-组的种植体骨结合率显著下降，这表明高脂血症对种植体骨结合有非常不利的影响；而相比于植入SLA-Ti种植体的ApoE-/-组，同样是高脂血症小鼠在植入Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料(ApoE-/-+APOE组)后，其种植体骨结合率显著提升，这表明Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料可显著提升高脂血症下种植体骨结合效果，并使种植体骨结合率恢复至正常血脂水平下的种植体骨结合率。
3.如图6所示，相比于植入SLA-Ti种植体的ApoE-/-组，同样是高脂血症小鼠在植入Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料(ApoE-/-+APOE组)后，其种植体周围组织内的成骨向分化标志性蛋白(CON)的表达量显著上升，而成脂向分化标志性蛋白(FABP4)的表达量显著下降。这表明，Gelatin-APOE3-Ti可通过缓释APOE3调控种植体周围干细胞的成骨分化-成脂分化平衡，并促进干细胞成骨向分化，从而提升种植体骨结合效果。
综上，本实施例成功制备的Gelatin-APOE3-Ti新型植体材料，具备良好的生物相容性并可显著提升高脂血症下种植体骨结合。
最后应该说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种适用于高脂血症的植体材料，其特征是，包括钛植体，所述钛植体表面附着明胶支架层，所述明胶支架层内负载APOE3，明胶支架层内的明胶形成支架结构。
2.如权利要求1所述的适用于高脂血症的植体材料，其特征是，明胶与APOE3的质量比为1～10:0.1～5。
3.一种适用于高脂血症的植体材料的制备方法，其特征是，将APOE3加入至明胶溶液中混合均匀获得混合溶液，将混合溶液涂覆于钛植体表面，冷冻干燥即得。
4.如权利要求3所述的适用于高脂血症的植体材料的制备方法，其特征是，明胶溶液中明胶的浓度为4.5～5.5g/L。
5.如权利要求3所述的适用于高脂血症的植体材料的制备方法，其特征是，混合溶液中APOE3的浓度为0.9～1.1mg/mL。
6.如权利要求3所述的适用于高脂血症的植体材料的制备方法，其特征是，钛植体经过喷砂和酸蚀处理。
7.如权利要求3所述的适用于高脂血症的植体材料的制备方法，其特征是，冷冻干燥的温度为-65～-55℃，时间为10～14h。
8.如权利要求3所述的适用于高脂血症的植体材料的制备方法，其特征是，APOE3采用大肠杆菌生产异源重组蛋白的方法制得。
9.一种权利要求1或2所述的适用于高脂血症的植体材料或权利要求3～8任一所述的制备方法制备的适用于高脂血症的植体材料在制备失牙修复材料中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征是，失牙修复为在高脂血症下的失牙修复。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020054871A1 (en) * | 1999-04-12 | 2002-05-09 | Yadong Huang | Methods and compositions for use in the treatment of hyperlipidemia |
| US20050175666A1 (en) * | 2004-01-02 | 2005-08-11 | Ni Ding | High-density lipoprotein coated medical devices |
| KR20140124550A (ko) * | 2013-04-17 | 2014-10-27 | 한국기계연구원 | 임플란트 표면처리용 코팅층의 제조방법, 이에 의해 제조된 임플란트 표면처리용 코팅층, 상기 코팅층을 포함하는 임플란트 |
| CN106176249A (zh) * | 2016-07-25 | 2016-12-07 | 中国人民解放军第四军医大学 | 一种具有抗菌效应的种植基台及其制备方法 |
| CN107115564A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-09-01 | 温州医科大学附属口腔医院 | 一种制备载氧化铈纳米粒子功能膜层的纯钛种植体材料的方法 |
| WO2017165515A1 (en) * | 2016-03-23 | 2017-09-28 | The Research Institute At Nationwide Children's Hospital | Stimulation of bone growth using apolipoprotein e |
| CN107261216A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-10-20 | 四川大学 | 一种明胶海绵支架的制备方法 |
-
2022
- 2022-09-02 CN CN202211071033.6A patent/CN115737921B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020054871A1 (en) * | 1999-04-12 | 2002-05-09 | Yadong Huang | Methods and compositions for use in the treatment of hyperlipidemia |
| US20050175666A1 (en) * | 2004-01-02 | 2005-08-11 | Ni Ding | High-density lipoprotein coated medical devices |
| KR20140124550A (ko) * | 2013-04-17 | 2014-10-27 | 한국기계연구원 | 임플란트 표면처리용 코팅층의 제조방법, 이에 의해 제조된 임플란트 표면처리용 코팅층, 상기 코팅층을 포함하는 임플란트 |
| WO2017165515A1 (en) * | 2016-03-23 | 2017-09-28 | The Research Institute At Nationwide Children's Hospital | Stimulation of bone growth using apolipoprotein e |
| CN106176249A (zh) * | 2016-07-25 | 2016-12-07 | 中国人民解放军第四军医大学 | 一种具有抗菌效应的种植基台及其制备方法 |
| CN107115564A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-09-01 | 温州医科大学附属口腔医院 | 一种制备载氧化铈纳米粒子功能膜层的纯钛种植体材料的方法 |
| CN107261216A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-10-20 | 四川大学 | 一种明胶海绵支架的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王亚楠等: "高脂血症通过ROS/Wnt/β-catenin信号通路引发种植体骨结合不良", 《2020年中华口腔医学会口腔生物医学专业委员会第十次全国口腔生物医学学术年会暨第六次全国口腔杰青优青论坛》, vol. 1, pages 171 - 172 * |
Also Published As
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