CN117582547A - 一种对co2敏感的促骨生长缓释材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医药技术领域，具体涉及一种对CO2敏感的促骨生长缓释材料及其制备方法，该缓释材料以网状多孔结构为载体，网状多孔结构中嵌入有叶酸改性的碳纳米管溶液，叶酸改性的碳纳米管溶液中负载牙骨粉、炎症因子和成骨因子，网状骨架结构是以壳聚糖和透明质酸为原料，通过硅烷偶联剂制备交联壳聚糖和透明质酸复合壳体，之后将交联壳聚糖和透明质酸复合壳体和羟基磷灰石混合浇筑而成，本发明的CO2敏感的促骨生长缓释材料在口腔种植治疗中长期缓慢释放化学因子，弥补现有骨增量材料/方法的不足，避免在拔牙后至植入种植体前因骨密度低，实行骨增量手术。

Description

一种对CO2敏感的促骨生长缓释材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及医药技术领域，具体涉及一种对CO2敏感的促骨生长缓释材料及其制备方法。
背景技术
目前，我国种植患者中，约有四成至六成的人群牙槽骨骨量不足。针对牙槽骨骨量不足，临床上常用的解决方法是植入牙骨粉和牙骨胶原。牙骨粉分为自体骨粉和人工骨粉，自体骨粉一般是在患者手术区域骨量丰富的地方取骨，再植入到骨缺失的区域，但是数量较少，只适合缺损较小的骨移植；人工骨粉由人工合成，常用的是由牛骨头制成的Bio-Oss骨粉，但Bio-Oss骨粉为分散小颗粒状，临床应用时难以塑型，如不能严密缝合创口，常会发生渗漏现象。在临床上，常配合使用胶原膜以覆盖创口，防止骨粉渗漏，但放置胶原膜的手术难度大，对患者创伤也较大，且费用高。牙骨胶原起保护骨粉不易流失的作用，人体对其吸收缓慢，且组成成分来源于动物，在一定程度上可能会发生排异反应，其植入牙槽窝后，种植区也会出现感染现象。
关于多种生物材料在牙槽骨骨量增长的复合应用，现有方法中记载将无机牛骨Bio-OSS与BMP复合，利用Bio-OSS生物支架结构作为BMP的载体，使其成为兼具有骨引导和骨诱导活性的新型骨移植材料。一方面BMP吸附于Bio-OSS颗粒表面，随着Bio-OSS的吸收缓慢释放，骨诱导活性得以持续发挥，另一方面Bio-OSS支架结构有利于新生骨的长入，维持缺损区的外形。但是，此种材料对植入牙槽窝后种植区的感染无法应对，对于临床上牙槽骨骨量低的患者无法进行种植修复治疗。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种对CO2敏感的促骨生长缓释材料及其制备方法，本发明的缓释材料在口腔种植治疗中长期缓慢释放化学因子，弥补现有骨增量材料及制备方法的不足，避免在拔牙后至植入种植体前因骨密度低，实行骨增量手术，在创伤最小的情况下促进牙槽骨高效、稳定恢复，改善牙槽骨的愈合情况，让临床上牙槽骨骨量低的患者成功完成种植修复，恢复机体咀嚼等功能。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种对CO2敏感的促骨生长缓释材料，所述促骨生长缓释材料以网状多孔结构作为载体，所述网状多孔结构中嵌入有叶酸改性的碳纳米管溶液，所述叶酸改性的碳纳米管溶液中负载牙骨粉、炎症因子和成骨因子；
所述网状骨架结构是以壳聚糖和透明质酸为原料，通过硅烷偶联剂制备交联壳聚糖和透明质酸复合壳体，之后将交联壳聚糖和透明质酸复合壳体和羟基磷灰石混合浇筑而成。
本发明的另一个目的是提供一种上述所述的对CO2敏感的促骨生长缓释材料的制备方法，包括以下步骤：
将壳聚糖的甲醇悬浮液、透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂的甲醇溶液混合并加热搅拌，抽滤，洗涤，干燥后得到交联壳聚糖和透明质酸复合壳体；用醋酸溶解所述交联壳聚糖和透明质酸复合壳体，然后加入羟基磷灰石搅拌，溶解后，浇入至标准牙槽窝模型中进行冷冻，之后进行冷冻干燥，将冷冻干燥后的材料用碱性溶液中和，洗涤，冻干后得到网状多孔结构的壳聚糖、透明质酸和羟基磷灰石复合壳体，最后进行γ辐照灭菌；
将叶酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，得到叶酸溶液；将羧基化碳纳米管分散在N,N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌得到分散液，将三甲胺和氯甲酸乙酯加入到所述分散液中搅拌，得到碳纳米管分散体，将所述叶酸溶液添加到碳纳米管分散体中，搅拌混合后将产物通过聚四氟乙烯膜过滤，洗涤后干燥，得到叶酸改性的碳纳米管；
将牙骨粉加至含有炎症因子和成骨因子的混合物中，搅拌均匀，之后加入叶酸改性的碳纳米管和甘油，得到待负载体系；
将壳聚糖、透明质酸和羟基磷灰石复合壳体浸没至所述待负载体系中，搅拌，得到混合溶液，调节混合溶液的pH，抽滤，并洗涤后得到CO2敏感的促骨生长缓释材料。
在本发明优选的实施方式中，所述羧基化碳纳米管的制备方法为：将碳纳米管加入到混酸和过氧化氢溶液中，超声搅拌分散，将分散后的产物通过聚四氟乙烯滤膜过滤，然后洗涤至中性，干燥后得到羧基化碳纳米管。
在本发明优选的实施方式中，所述壳聚糖的甲醇悬浮液、透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂的甲醇溶液的质量百分比均为1～10％。
在本发明优选的实施方式中，所述壳聚糖的甲醇悬浮液、透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂的甲醇溶液的质量比为20～40:20～40:20～40，加热温度为60～90℃，搅拌时间是1～6h，干燥温度为50～70℃，干燥时间为6～24h。
在本发明优选的实施方式中，所述羟基磷灰石与壳聚糖的质量比为1:1。
在本发明优选的实施方式中，所述冷冻温度为-120～-20℃，冷冻时间为12～48h，所述冷冻干燥时间为6～36h。
在本发明优选的实施方式中，所述γ辐照剂量为25kGy。
在本发明优选的实施方式中，所述碳纳米管与混酸和过氧化氢溶液的质量体积比为100mg：60mL：10mL，所述混酸为体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸，所述超声温度为60℃，超声分散时间为4h，真空干燥温度为60℃，真空干燥时间为1天。
在本发明优选的实施方式中，叶酸溶液中，所述叶酸与N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为20g:40mL；分散液中，羧基化碳纳米管与N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为20g:40mL。
在本发明优选的实施方式中，所述叶酸-碳纳米管、甘油、含有炎症因子和成骨因子的混合物的质量体积比为15mg：5mL：10mL。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1、本发明制备了一种对CO2敏感的促骨生长缓释材料，所述促骨生长缓释材料以网状多孔结构作为载体，所述网状多孔结构中嵌入有叶酸改性的碳纳米管溶液，所述叶酸改性的碳纳米管溶液中负载牙骨粉、炎症因子和成骨因子，所述网状多孔结构是以壳聚糖和透明质酸为原料，通过硅烷偶联剂制备交联壳聚糖和透明质酸复合壳体，之后将交联壳聚糖和透明质酸复合壳体和羟基磷灰石混合浇筑而成，本发明的对CO2敏感的促骨生长缓释材料通过双层缓释系统实现长期释放化学因子：
第一层(内层)：自体牙骨粉和炎症因子、成骨因子等有效组分在叶酸碳纳米管内，设置叶酸-碳纳米管所处的外环境pH＝6.8，待人体呼出的CO2溶解于外环境中，外环境中氢离子浓度升高，叶酸碳纳米管稳定性降低，慢慢分解，炎症因子、成骨因子等有效成分缓慢释放；
第二层(外层)：外层为生物活性材料网状多孔结构的壳聚糖/透明质酸/羟基磷灰石壳体，叶酸-碳纳米管带着有效组分分散于网孔中，有效组分从第一层释出后还需通过第二层的网状多孔结构扩散，才能与材料外的成骨细胞接触。
2、本发明的对CO2敏感的促骨生长缓释材料中选用的自体牙骨粉和炎症因子、成骨因子等有效组分均来自于患者自身，前者是去除拔牙取出的患者牙齿表面的龋坏组织后，将得到的残牙磨成自体牙骨粉，后者来源于患者自身血液，因此，本发明的对CO2敏感的促骨生长缓释材料中的容纳物无排异反应，生物安全性高，且血液中的成骨因子能高效诱导牙槽骨生长，其中的炎症因子能有效避免外来物植入牙槽窝后引起的感染反应和因拔牙而引起的种植区感染，弥补现有骨增量材料和制备方法的不足。
3、本发明的对CO2敏感的促骨生长缓释材料在患者拔牙后至植入种植体这一时期中长期缓慢释放化学因子，避免在拔牙后至植入种植体前因骨密度低，实行骨增量手术，在创伤最小的情况下促进牙槽骨高效、稳定恢复，改善牙槽骨的愈合情况，让临床上牙槽骨骨量低的患者成功完成种植修复，恢复机体咀嚼等功能。
附图说明
图1为本发明利用小鼠模型验证缓释效果和促骨生长效果的实验结果图；
图2为本发明关于pH对叶酸改性的碳纳米管稳定性影响的实验结果图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围，除非另有特别说明，本发明以下各实施例中用到的各种原料、试剂、仪器和设备均可通过市场购买得到或者通过现有方法制备得到。
本发明为解决临床上牙槽骨骨量低的患者无法进行种植修复治疗，因此提出一种对CO2敏感的促骨生长缓释材料及其制备方法，该缓释材料以网状多孔结构作为载体，所述网状多孔结构上含有负载自体牙骨粉和血液的叶酸-碳纳米管溶液，所述网状骨架结构是壳聚糖/透明质酸/羟基磷灰石壳体，具体包括以下步骤：网状多孔结构制备；叶酸碳纳米管的制备：S1、制备羧基化碳纳米管；S2、制备叶酸-碳纳米管；生物材料复合：制备负载自体牙骨粉和血液的叶酸碳纳米管溶液；将获得的叶酸碳纳米管嵌入网状多孔结构；获得CO2敏感的促骨生长缓释材料，本发明的缓释材料在口腔种植治疗中长期缓慢释放化学因子，弥补现有骨增量材料/方法的不足，避免在拔牙后至植入种植体前因骨密度低，实行骨增量手术，在创伤最小的情况下促进牙槽骨高效、稳定恢复，改善牙槽骨的愈合情况，让临床上牙槽骨骨量低的患者成功完成种植修复，恢复机体咀嚼等功能。
实施例1
一种对CO2敏感的促骨生长缓释材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备网状多孔结构的壳聚糖、透明质酸和羟基磷灰石复合壳体
S1、分别配制质量百分比为5％的壳聚糖的甲醇悬浮液、透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液；
S2、将步骤S1配制的壳聚糖的甲醇悬浮液、透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液按照质量2:3:4共混，升温至75℃，搅拌反应3小时，抽滤，反复用无水甲醇洗涤，直至洗完未反应掉的硅烷偶联剂KH-560，60℃真空干燥12小时后，得到交联壳聚糖和透明质酸复合壳体；
S3、用1％醋酸溶解步骤S2中的交联壳聚糖和透明质酸复合壳体，溶解完全即可，在其中加入与壳聚糖同等质量的羟基磷灰石，搅拌2小时，完全溶解后，将其浇入标准牙槽窝模型(若要个性化，可通过让患者前期拍CBCT，根据CBCT情况，运用3D打印，制作出牙槽窝模型)中，待延流平整后置于-80℃冷冻室中冷冻24小时后，再移入冷冻干燥机中冷冻干燥20小时，获得的材料用1％氢氧化钠溶液中和，用去离子蒸馏水洗涤，冻干，获得网状多孔结构的壳聚糖、透明质酸和羟基磷灰石复合壳体，最后采用25kGyγ辐照对其进行灭菌；
(2)叶酸改性的碳纳米管的制备
S1、制备羧基化碳纳米管：称取100mg碳纳米管，放入烧杯中，加入60mL的混酸和质量浓度为30％的过氧化钠溶液10mL，所述混酸由体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸混合而成，在60℃超声搅拌分散4h，使碳纳米管氧化，表面连接羧基，氧化后，产物通过聚四氟乙烯滤膜，用去离子水冲洗至pH＝7.0，60℃真空干燥1天，得到羧基化碳纳米管；
S2、制备叶酸改性的碳纳米管：将20g叶酸溶解在40mLN,N-二甲基甲酰胺中，得到叶酸溶液，量取40mL的N,N-二甲基甲酰胺置于洁净干燥的烧杯中，称取50g的羧基化碳纳米管，将其分散在40mLN,N-二甲基甲酰胺中，用超声波搅拌器搅拌1h得到分散液，再将0.3mL三甲胺和0.2mL氯甲酸乙酯加入到所述分散液中并在0℃搅拌30min，得到碳纳米管分散体，将叶酸溶液添加到碳纳米管分散体中，在0℃下搅拌混合物3天，将所得的叶酸碳纳米管通过聚四氟乙烯膜过滤，用去离子水洗涤，在60℃下真空干燥1天，得到叶酸改性的碳纳米管；
(3)生物材料复合
S1、制备负载自体牙骨粉和血液的叶酸碳纳米管溶液：去除拔牙取出的下颌第一磨牙表面的龋坏组织，将得到的残牙磨成自体牙骨粉，再将0.5g自体牙骨粉与前期准备中获得的10mL血液融合，加入10mL蒸馏水稀释，得到自体牙骨粉和血液的混合物，称取10mg的叶酸-碳纳米管，5mL甘油，放入自体牙骨粉和血液的混合物中，振荡均匀，制得负载自体牙骨粉和血液的叶酸碳纳米管溶液；
S2、将获得的叶酸碳纳米管嵌入网状多孔结构：将壳聚糖/透明质酸/羟基磷灰石壳体，加入到带有滴液漏斗的三口烧瓶中，漏斗中装入20mL负载自体牙骨粉和血液的叶酸碳纳米管溶液，减压抽气15min除去载体中的空气，打开漏斗活塞，让填充液完全浸没壳聚糖、透明质酸和羟基磷灰石复合壳体，撤去减压装置，搅拌，调节pH＝6.8，抽滤，并用10mL甘油洗涤滤饼，以除去吸附在材料表面的蛋白，稍吸干表面液体，得到对CO2敏感的促骨生长缓释材料。
实施例2
一种对CO2敏感的促骨生长缓释材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备网状多孔结构的壳聚糖、透明质酸和羟基磷灰石复合壳体
S1、分别配制质量百分比为1％的壳聚糖的甲醇悬浮液、透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液；
S2、将步骤S1配制的壳聚糖的甲醇悬浮液、透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液按照质量3:4：3共混，升温至60℃，搅拌反应1小时，抽滤，反复用无水甲醇洗涤，直至洗完未反应掉的硅烷偶联剂KH-560，50℃真空干燥6小时后，得到交联壳聚糖和透明质酸复合壳体；
S3、用1％醋酸溶解步骤S2中的交联壳聚糖和透明质酸复合壳体，溶解完全即可，在其中加入与壳聚糖同等质量的羟基磷灰石，搅拌2小时，完全溶解后，将其浇入标准牙槽窝模型(若要个性化，可通过让患者前期拍CBCT，根据CBCT情况，运用3D打印，制作出牙槽窝模型)中，待延流平整后置于-120℃冷冻室中冷冻12小时后，再移入冷冻干燥机中冷冻干燥6小时，获得的材料用1％氢氧化钠溶液中和，用去离子蒸馏水洗涤，冻干，获得网状多孔结构的壳聚糖、透明质酸和羟基磷灰石复合壳体，最后采用25kGyγ辐照对其进行灭菌；
(2)叶酸改性的碳纳米管的制备
S1、制备羧基化碳纳米管：称取100mg碳纳米管，放入烧杯中，加入60mL的混酸和质量浓度为30％的过氧化钠溶液10mL，所述混酸由体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸混合而成，在60℃超声搅拌分散4h，使碳纳米管氧化，表面连接羧基，氧化后，产物通过聚四氟乙烯滤膜，用去离子水冲洗至pH＝7.0，60℃真空干燥1天，得到羧基化碳纳米管；
S2、制备叶酸改性的碳纳米管：将20g叶酸溶解在40mLN,N-二甲基甲酰胺中，得到叶酸溶液，量取40mL的N,N-二甲基甲酰胺置于洁净干燥的烧杯中，称取50g的羧基化碳纳米管，将其分散在40mLN,N-二甲基甲酰胺中，用超声波搅拌器搅拌1h得到分散液，再将0.3mL三甲胺和0.2mL氯甲酸乙酯加入所述分散液中并在0℃搅拌30min，得到碳纳米管分散体，将叶酸溶液添加到碳纳米管分散体中，在0℃下搅拌混合物3天，将所得的叶酸碳纳米管通过聚四氟乙烯膜过滤，用去离子水洗涤，在60℃下真空干燥1天，得到叶酸改性的碳纳米管；
(3)生物材料复合
S1、制备负载自体牙骨粉和血液的叶酸碳纳米管溶液：去除拔牙取出的下颌第一磨牙表面的龋坏组织，将得到的残牙磨成自体牙骨粉，再将0.25g自体牙骨粉与前期准备中获得的10mL血液融合，加入10mL蒸馏水稀释，得到自体牙骨粉和血液的混合物，称取10mg的叶酸-碳纳米管，5mL甘油，放入自体牙骨粉和血液的混合物中，振荡均匀，制得负载自体牙骨粉和血液的叶酸碳纳米管溶液；
S2、将获得的叶酸碳纳米管嵌入网状多孔结构：将壳聚糖、透明质酸和羟基磷灰石复合壳体，加入到带有滴液漏斗的三口烧瓶中，漏斗中装入20mL负载自体牙骨粉和血液的叶酸碳纳米管溶液，减压抽气15min除去载体中的空气，打开漏斗活塞，让填充液完全浸没壳聚糖/透明质酸/羟基磷灰石壳体，撤去减压装置，搅拌，调节pH＝6.8，抽滤，并用10mL甘油洗涤滤饼，以除去吸附在材料表面的蛋白，稍吸干表面液体，得到对CO2敏感的促骨生长缓释材料。
实施例3
一种对CO2敏感的促骨生长缓释材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备网状多孔结构的壳聚糖、透明质酸和羟基磷灰石复合壳体
S1、分别配制质量百分比为10％的壳聚糖的甲醇悬浮液、透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液；
S2、将步骤S1配制的壳聚糖的甲醇悬浮液、透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂KH-560的甲醇溶液按照质量4:3:2共混，升温至90℃，搅拌反应6小时，抽滤，反复用无水甲醇洗涤，直至洗完未反应掉的硅烷偶联剂KH-560，70℃真空干燥24小时后，得到交联壳聚糖和透明质酸复合壳体；
S3、用1％醋酸溶解步骤S2中的交联壳聚糖和透明质酸复合壳体，溶解完全即可，在其中加入与壳聚糖同等质量的羟基磷灰石，搅拌2小时，完全溶解后，将其浇入标准牙槽窝模型(若要个性化，可通过让患者前期拍CBCT，根据CBCT情况，运用3D打印，制作出牙槽窝模型)中，待延流平整后置于-20℃冷冻室中冷冻48小时后，再移入冷冻干燥机中冷冻干燥36小时，获得的材料用1％氢氧化钠溶液中和，用去离子蒸馏水洗涤，冻干，获得网状多孔结构的壳聚糖、透明质酸和羟基磷灰石复合壳体，最后采用25kGyγ辐照对其进行灭菌；
(2)叶酸改性的碳纳米管的制备
S1、制备羧基化碳纳米管：称取100mg碳纳米管，放入烧杯中，加入60mL的混酸和质量浓度为30％的过氧化钠溶液10mL，所述混酸由体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸混合而成，在60℃超声搅拌分散4h，使碳纳米管氧化，表面连接羧基，氧化后，产物通过聚四氟乙烯滤膜，用去离子水冲洗至pH＝7.0，60℃真空干燥1天，得到羧基化碳纳米管；
S2、制备叶酸改性的碳纳米管：将20g叶酸溶解在40mLN,N-二甲基甲酰胺中，得到叶酸溶液，量取40mL的N,N-二甲基甲酰胺置于洁净干燥的烧杯中，称取50g的羧基化碳纳米管，将其分散在40mLN,N-二甲基甲酰胺中，用超声波搅拌器搅拌1h得到分散液，再将0.3mL三甲胺和0.2mL氯甲酸乙酯加入到所述分散液中并在0℃搅拌30min，得到碳纳米管分散体，将叶酸溶液添加到碳纳米管分散体中，在0℃下搅拌混合物3天，将所得的叶酸碳纳米管通过聚四氟乙烯膜过滤，用去离子水洗涤，在60℃下真空干燥1天，得到叶酸改性的碳纳米管；
(3)生物材料复合
S1、制备负载自体牙骨粉和血液的叶酸碳纳米管溶液：去除拔牙取出的下颌第一磨牙表面的龋坏组织，将得到的残牙磨成自体牙骨粉，再将0.35g自体牙骨粉与前期准备中获得的10mL血液融合，加入10mL蒸馏水稀释，得到自体牙骨粉和血液的混合物，称取10mg的叶酸-碳纳米管，5mL甘油，放入自体牙骨粉和血液的混合物中，振荡均匀，制得负载自体牙骨粉和血液的叶酸碳纳米管溶液；
S2、将获得的叶酸碳纳米管嵌入网状多孔结构：将壳聚糖、透明质酸和羟基磷灰石复合壳体，加入到带有滴液漏斗的三口烧瓶中，漏斗中装入20mL负载自体牙骨粉和血液的叶酸碳纳米管溶液，减压抽气15min除去载体中的空气，打开漏斗活塞，让填充液完全浸没壳聚糖/透明质酸/羟基磷灰石壳体，撤去减压装置，搅拌，调节pH＝6.8，抽滤，并用10mL甘油洗涤滤饼，以除去吸附在材料表面的蛋白，稍吸干表面液体，得到对CO2敏感的促骨生长缓释材料。
有效组分来源：
牙骨粉：对患者拔牙后取下的牙齿进行废物利用，磨除牙齿上的龋坏组织，用牙齿研磨机械成自体牙骨粉。
炎症因子、成骨因子等：从患者身上事先抽取10mL血液，炎症因子和成骨因子来自患者血液。
自体牙骨粉和血液的混合物中，自体牙骨粉与血液的质量体积比为0.25～0.5g:10mL。
本发明的对CO2敏感的促骨生长缓释材料的应用方法为：
患者拔完牙齿后，先用棉球止血，同时利用拔下后的牙齿进行上述操作，提前制备好网状多孔结构和叶酸碳纳米管，然后完成生物材料的复合，待材料制成后，用镊子取出患者牙槽窝里的棉球，放入贴合的CO2敏感的促骨生长缓释材料。
实验结果
图1为本发明利用小鼠模型验证缓释效果和促骨生长效果的实验结果图，其中，实验组为拔去下颌第一磨牙并应用本发明实施例1制备的缓释材料的5-6周龄C57BL/6小鼠，对照组为拔去下颌第一磨牙但未应用本发明实施例1制备的缓释材料的5-6周龄C57BL/6小鼠，从图中可知，在本发明的缓释材料作用下，从第4周开始，每4周实验组小鼠的骨密度增值为0.08～0.10g/cm3，而对照组小鼠的骨密度增值无显著规律，且12周后骨密度增速明显减慢，证明本发明制备的缓释材料可长期缓慢释放化学因子，长期维持一定的牙槽骨愈合速度，对比各阶段的牙槽骨骨密度，发现各阶段中实验组小鼠的骨密度显著高于对照组，证明本发明可大幅度促进牙槽骨生长。
图2为本发明实施例1制备的缓释材料关于pH对叶酸改性的碳纳米管稳定性影响的实验结果图，Zeta电位是表征分散系稳定性的重要指标，采用Zetasizer系列纳米粒子分析仪(Malvern，型号ZEN3500)测量Zeta电位，用1％盐酸改变含8mg叶酸改性的碳纳米管溶液的pH，绘制Zeta电位随溶液pH变化的曲线，找到当pH＝5.7时，Zeta电位突变，说明此pH下叶酸改性的碳纳米管开始分解，即若其内含有内容物，内容物开始释放。另取一份20mL含8mg叶酸改性的碳纳米管溶液，用1％盐酸调节溶液pH＝6.8，往溶液里通入混合气体，包括78％N2，16％O2，5％CO2，1％H2O，以模拟人体呼出气体，所用的混合气体体积为84mL，人体正常情况下平静口呼吸潮气量可达400mL>84mL，故能满足本发明最低的缓释触发临界点。
本发明实施例2和实施例3制备的对CO2敏感的促骨生长缓释材料与实施例1的制备方法相同，不同之处仅在于，在实验条件允许的情况下，对原料的用量以及反应条件进行了微小调整，但并不影响材料的缓释效果，因此，实施例2和实施例3制备的缓释材料的技术效果与实施例1制得的材料性能相近，均能够通过双层缓释系统实现长期释放化学因子。
本发明制备了一种对CO2敏感的促骨生长缓释材料，所述促骨生长缓释材料以网状多孔结构作为载体，所述网状多孔结构中嵌入有叶酸改性的碳纳米管溶液，所述叶酸改性的碳纳米管溶液中负载牙骨粉、炎症因子和成骨因子，所述网状多孔结构是以壳聚糖和透明质酸为原料，通过硅烷偶联剂制备交联壳聚糖和透明质酸复合壳体，之后将交联壳聚糖和透明质酸复合壳体和羟基磷灰石混合浇筑而成，本发明的对CO2敏感的促骨生长缓释材料通过双层缓释系统实现长期释放化学因子：
第一层(内层)：自体牙骨粉和炎症因子、成骨因子等有效组分在叶酸碳纳米管内，设置叶酸-碳纳米管所处的外环境pH＝6.8，待人体呼出的CO2溶解于外环境中，外环境中氢离子浓度升高，叶酸碳纳米管稳定性降低，慢慢分解，炎症因子、成骨因子等有效成分缓慢释放；
第二层(外层)：外层为生物活性材料网状多孔结构的壳聚糖/透明质酸/羟基磷灰石壳体，叶酸-碳纳米管带着有效组分分散于网孔中，有效组分从第一层释出后还需通过第二层的网状多孔结构扩散，才能与材料外的成骨细胞接触。
综上所述，本发明的对CO2敏感的促骨生长缓释材料中选用的自体牙骨粉和炎症因子、成骨因子等有效组分均来自于患者自身，前者是去除拔牙取出的患者牙齿表面的龋坏组织后，将得到的残牙磨成自体牙骨粉，后者来源于患者自身血液，因此，本发明的对CO2敏感的促骨生长缓释材料中的容纳物无排异反应，生物安全性高，且血液中的成骨因子能高效诱导牙槽骨生长，其中的炎症因子能有效避免外来物植入牙槽窝后引起的感染反应和因拔牙而引起的种植区感染，弥补现有骨增量材料和制备方法方法的不足。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种对CO2敏感的促骨生长缓释材料，其特征在于，所述促骨生长缓释材料以网状多孔结构作为载体，所述网状多孔结构中嵌入有叶酸改性的碳纳米管溶液，所述叶酸改性的碳纳米管溶液中负载有牙骨粉、炎症因子和成骨因子；
所述网状多孔结构是以壳聚糖和透明质酸为原料，通过硅烷偶联剂制备交联壳聚糖和透明质酸复合壳体，之后将交联壳聚糖和透明质酸复合壳体和羟基磷灰石混合浇筑而成。
2.一种权利要求1所述的对CO2敏感的促骨生长缓释材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将壳聚糖的甲醇悬浮液、透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂的甲醇溶液混合并加热搅拌，抽滤，洗涤，干燥后得到交联壳聚糖和透明质酸复合壳体；用醋酸溶解所述交联壳聚糖和透明质酸复合壳体，然后加入羟基磷灰石搅拌，溶解后，浇入至牙槽窝模型中进行冷冻，之后进行冷冻干燥，将冷冻干燥后的材料用碱性溶液中和，洗涤，冻干后得到网状多孔结构的壳聚糖、透明质酸和羟基磷灰石复合壳体；
将叶酸溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，得到叶酸溶液；将羧基化碳纳米管分散在N,N-二甲基甲酰胺中，超声搅拌得到分散液，将三甲胺和氯甲酸乙酯加入到所述分散液中搅拌，得到碳纳米管分散体，将所述叶酸溶液添加到碳纳米管分散体中，搅拌混合后将产物过滤，洗涤后干燥，得到叶酸改性的碳纳米管；
将牙骨粉加至含有炎症因子和成骨因子的混合物中，搅拌均匀，之后加入叶酸改性的碳纳米管和甘油，得到待负载体系；
将壳聚糖、透明质酸和羟基磷灰石复合壳体浸没至所述待负载体系中，搅拌，得到混合溶液，调节混合溶液的pH，抽滤，并洗涤后得到CO2敏感的促骨生长缓释材料。
3.根据权利要求2所述的对CO2敏感的促骨生长缓释材料的制备方法，其特征在于，所述羧基化碳纳米管的制备方法为：将碳纳米管加入到混酸和过氧化钠溶液中，超声搅拌分散，将分散后的产物过滤，然后洗涤至中性，干燥后得到羧基化碳纳米管。
4.根据权利要求2所述的对CO2敏感的促骨生长缓释材料的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖的甲醇悬浮液、透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂的甲醇溶液的质量百分比均为1～10％。
5.根据权利要求2所述的对CO2敏感的促骨生长缓释材料的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖的甲醇悬浮液、透明质酸的甲醇悬浮液和硅烷偶联剂的甲醇溶液的质量比为20～40:20～40:20～40，加热温度为60～90℃，搅拌时间是1～6h，干燥温度为50～70℃，干燥时间为6～24h。
6.根据权利要求2所述的对CO2敏感的促骨生长缓释材料的制备方法，其特征在于，所述羟基磷灰石与壳聚糖的质量比为1:1。
7.根据权利要求2所述的对CO2敏感的促骨生长缓释材料的制备方法，其特征在于，所述冷冻温度为-120～-20℃，冷冻时间为12～48h，所述冷冻干燥时间为6～36h。
8.根据权利要求3所述的对CO2敏感的促骨生长缓释材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管与混酸和过氧化氢溶液的质量体积比为100mg：60mL：10mL，所述混酸为体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸，超声温度为60℃，超声分散时间为4h，干燥温度为60℃，真空干燥时间为1天。
9.根据权利要求2所述的对CO2敏感的促骨生长缓释材料的制备方法，其特征在于，叶酸溶液中，所述叶酸与N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为20g:40mL；分散液中，羧基化碳纳米管与N,N-二甲基甲酰胺的质量体积比为20g:40mL。
10.根据权利要求2所述的对CO2敏感的促骨生长缓释材料的制备方法，其特征在于，所述叶酸改性的碳纳米管、甘油、含有炎症因子和成骨因子的混合物的质量体积比为15mg：5mL：10mL。
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