CN117919493A - 一种氮化硅种植体材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种氮化硅种植体材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN117919493A
CN117919493A CN202311822998.9A CN202311822998A CN117919493A CN 117919493 A CN117919493 A CN 117919493A CN 202311822998 A CN202311822998 A CN 202311822998A CN 117919493 A CN117919493 A CN 117919493A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silicon nitride
salt
implant material
nitride implant
water
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.)
Pending
Application number
CN202311822998.9A
Other languages
English (en)
Inventor
单验博
党瑞杰
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.)
Beijing Huifang Medical Technology Co ltd
Original Assignee
Beijing Huifang Medical Technology Co ltd
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 Beijing Huifang Medical Technology Co ltd filed Critical Beijing Huifang Medical Technology Co ltd
Priority to CN202311822998.9A priority Critical patent/CN117919493A/zh
Publication of CN117919493A publication Critical patent/CN117919493A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02—Inorganic materials
    • A61L27/025—Other specific inorganic materials not covered by A61L27/04 - A61L27/12
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
    • A61L27/30—Inorganic materials
    • A61L27/306—Other specific inorganic materials not covered by A61L27/303 - A61L27/32
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
    • A61L27/30—Inorganic materials
    • A61L27/32—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/10—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing inorganic materials
    • A61L2300/102—Metals or metal compounds, e.g. salts such as bicarbonates, carbonates, oxides, zeolites, silicates
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/10—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing inorganic materials
    • A61L2300/102—Metals or metal compounds, e.g. salts such as bicarbonates, carbonates, oxides, zeolites, silicates
    • A61L2300/104—Silver, e.g. silver sulfadiazine
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/404—Biocides, antimicrobial agents, antiseptic agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/412—Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/45—Mixtures of two or more drugs, e.g. synergistic mixtures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/60—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a special physical form
    • A61L2300/606—Coatings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/12—Materials or treatment for tissue regeneration for dental implants or prostheses

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种氮化硅种植体材料及其制备方法和应用，所述氮化硅种植体材料是氮化硅种植体材料的前驱体的烧结产物；所述氮化硅种植体材料的前驱体包括氮化硅基体，所述基体表面具有多孔结构，所述表面附着有一层凝胶。本发明氮化硅种植体材料中的双组分金属离子有效的解决了抗菌性能与成骨活性不能兼具的问题，同时获得增强的成骨活性与抗菌性能，为氮化硅种植体材料在牙科种植领域的广泛应用提供强有力的保证。

Description

一种氮化硅种植体材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及口腔种植体生物材料领域，特别涉及一种氮化硅种植体材料及其制备方法和应用。
背景技术
自1989年起氮化硅作为生物医学材料已成功应用于骨科修复，氮化硅是一种合成的非氧化物陶瓷，通常采用反应烧结、常压烧结或热压烧结等途径进行生产，植入后骨负荷小；断裂韧性约为6-8MPa·m1/2，弯曲强度可达700MPa以上，与氧化锆接近；硬度极高，莫氏硬度为9-9.5；耐高温，耐腐蚀。氮化硅不仅具有高强度的机械性能和化学稳定性，还具有优良的生物相容性和射线成像特征，是口腔种植体的理想候选材料。但是，氮化硅是一种生物惰性材料，生物活性差，往往需要表面活化才能获得稳定的种植体与骨组织的结合。除此之外，由于术中操作不规范、微生物感染等原因造成的种植体周围炎也是临床上常见的种植失败的原因，为临床诊疗带来困扰。
为了减少病人痛苦并提高成功率，现有技术常用抗菌涂层来阻止微生物在植体表面的粘附、定植和生物膜形成，从而减少种植体周围炎的发生率，但在抑制微生物的同时也常影响骨细胞活性，导致骨结合不良。目前针对氮化硅作为牙科种植体的研究尚不充分，没有明确的研究表明氮化硅能够有效抵御口腔细菌的侵袭，因此，亟待研发一种新型涂层使得氮化硅牙科种植体同时兼具增强的成骨活性与抗菌性能，避免临床并发症的发生。
发明内容
为改善上述技术问题，本发明提供一种氮化硅种植体材料及其制备方法和应用。具体的，本发明提供如下技术方案：
一种氮化硅种植体材料的前驱体，其包括氮化硅基体，所述基体表面具有多孔结构，所述表面附着有一层凝胶。
根据本发明的实施方案，所述氮化硅种植体材料的前驱体中，所述凝胶附着于氮化硅基体的表面以及多孔结构内。
根据本发明的实施方案，所述凝胶中包括磷盐、钙盐、有机溶剂、金属盐和水。
根据本发明的实施方案，所述有机溶剂选自乙醇、异丙醇、乙腈和乙酸乙酯中的至少一种，优选为乙醇。
根据本发明的实施方案，所述磷盐选自磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中的至少一种。
根据本发明的实施方案，所述钙盐选自硝酸钙、乙酸钙、柠檬酸钙中的至少一种或多种。
根据本发明的实施方案，所述磷盐和钙盐中钙元素和磷元素的摩尔比为0.8-1.2。
根据本发明的实施方案，所述磷盐在溶剂中的质量分数为20-40％，所述溶剂为有机溶剂和水。
根据本发明的实施方案，有机溶剂和水的体积比为75-90:25-10。
根据本发明的实施方案，所述金属盐选自镁盐或锌盐中的至少一种，和铜盐或银盐中的至少一种；
其中，所述镁盐选自硝酸镁、磷酸镁和硫酸镁中的至少一种；
所述锌盐选自硝酸锌、乙酸锌、磷酸锌中的至少一种；
所述铜盐选自硝酸铜、氯化铜、乙酸铜中的至少一种；
所述银盐选自硝酸银、醋酸银中的至少一种。
根据本发明的实施方案，所述金属盐在水中的浓度为0.5-20mol/L。优选地，所述镁盐或锌盐在水中的浓度为10-20mol/L，铜盐或银盐在水中的浓度为为0.5-1.5mol/L。
一种氮化硅种植体材料，其是上述氮化硅种植体材料的前驱体的烧结产物。
本发明还提供上述氮化硅种植体材料的制备方法，所述方法包括：
(1)将氮化硅种植体基体与酸性溶液混合，得到具有多孔表层的氮化硅种植体基体；
(2)将具有多孔表层的氮化硅种植体基体与碱性溶液混合，使其表面的pH为7-8；
(3)将磷盐、钙盐、有机溶剂、金属盐和水混合陈化，得到凝胶溶液；
(4)将步骤(3)中的凝胶溶液与步骤(2)中处理过的氮化硅种植体基体混合，烧结，得到所述氮化硅种植体材料。
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，还可以先对氮化硅种植体基体超声清洗，再与酸性溶液混合。
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，混合的时间为30-60min，例如将对氮化硅种植体基体在酸性溶液中浸泡30-60min。
根据本发明的实施方案，步骤(1)还包括后处理步骤，将酸性溶液处理后的产物采用水洗涤，去除表面残留的强酸，例如采用水震荡清洗。
根据本发明的实施方案，步骤(1)中，所述酸性溶液选自氢氟酸、稀盐酸中的至少一种，优选为氢氟酸和稀盐酸的混合液；其中，所述酸性溶液为酸的水溶液；优选地，所述氢氟酸为40-60％质量分数的氢氟酸；例如所述酸性溶液为氢氟酸、稀盐酸和水的混合液，其中三者体积比为50-60:10-20:20-40。
根据本发明的实施方案，步骤(2)中，对碱性溶液的种类和含量不作特别限定，以使具有多孔表层的氮化硅种植体基体的表层的pH为7-8即可；例如所述碱性溶液为氨水。
根据本发明的实施方案，步骤(3)具体为：先将磷盐、钙盐、有机溶剂和水混合，再加入金属盐混合，得到凝胶溶液。
根据本发明的实施方案，步骤(3)中，陈化的温度为70-80℃，时间为4-6天。
根据本发明的实施方案，步骤(4)中，所述混合的时间为20-40min。
根据本发明的实施方案，步骤(4)中，所述混合可以是将步骤(2)中处理过的氮化硅种植体基体浸入凝胶溶液中，优选地，浸入的速率为1-2cm/min；还优选地，浸入后，将处理过的氮化硅种植体基体提出凝胶溶液，提出速率为1-2cm/min。
根据本发明的实施方案，步骤(4)中，烧结的温度为800-1250℃，烧结的时间为80-120min。
根据本发明的实施方案，步骤(4)中，烧结时的升温速率为1-2℃/min。
根据本发明的实施方案，步骤(4)中，烧结工序开始前，还可以对混合的产物进行干燥处理，例如，在50-60℃的真空环境中干燥24-48h。
作为本发明示例性的实施方案，所述氮化硅种植体材料的制备方法具体如下：
步骤一：将氮化硅种植体基体超声清洁后转移至酸性溶液中，浸泡30-60min，得到具有多孔表层的氮化硅种植体基体；
步骤二：将具有多孔表层的氮化硅种植体基体在水中振荡清洗10-15min，用氨水调节表面pH为7.0-8.0，在50-60℃的真空环境中干燥24-48h；
步骤三：制备前体溶液：取磷盐、钙盐、乙醇和水混合，充分搅拌，其中Ca和P的元素摩尔比为0.8-1.2，得到前体溶液；
步骤四：制备凝胶溶液：向前体溶液中分别加入镁盐或锌盐和铜盐或银盐，混合、陈化，得到凝胶溶液；其中镁盐或锌盐浓度为10-20mol/L，铜盐或银盐浓度为0.5-1.5mol/L；
步骤五：将步骤二中得到的氮化硅种植体基体缓慢浸没入步骤四凝胶溶液中，保持20-40min，缓慢提出，使得氮化硅植体表面均匀覆盖薄层凝胶；并在50-60℃的真空环境中干燥24-48h；
步骤六：干燥后的氮化硅种植体材料在800-1250℃下烧结80-120min，获得氮化硅种植体材料。
本发明还提供上述方法制备得到的氮化硅种植体材料。
本发明还提供上述氮化硅种植体材料在牙科种植用材料中的应用。
本发明的有益效果：
本发明先将氮化硅种植体基体采用酸性溶液处理，使其表面可以形成微孔结构，有利于凝胶附着；凝胶中的镁或锌离子，有助于促进骨整合，加速募集组织中的间充质干细胞，促进增殖、成骨分化，促进种植体材料与周围组织的骨整合，提高初期稳定性；凝胶中的铜或银离子，有抗菌的作用，可以抵御术中微生物感染，减少术后种植体周围炎的发生；本发明氮化硅种植体材料中的双组分金属离子有效的解决了抗菌性能与成骨活性不能兼具的问题，同时获得增强的成骨活性与抗菌性能，为氮化硅种植体材料在牙科种植领域的广泛应用提供强有力的保证。
附图说明
图1为小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)与实施例1、2、3中氮化硅种植体材料和未处理的氮化硅种植体材料浸提液共培养1，3，5天后细胞增殖情况。
图2为小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)与实施例1、2、3中氮化硅种植体材料和未处理的氮化硅种植体材料浸提液共培养7天后碱性磷酸酶蛋白的表情量情况。
图3为小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)与实施例1、2、3中氮化硅种植体材料和未处理的氮化硅种植体材料浸提液共培养21天后钙结节的形成量情况。
图4为金黄色葡萄球菌和大肠杆菌分别与实施例1、2、3中氮化硅种植体材料和未处理的氮化硅种植体材料浸提液共培养6h后计算的抑菌率。
图5为金黄色葡萄球菌和大肠杆菌分别与实施例1、2、3中氮化硅种植体材料和未处理的氮化硅种植体材料浸提液共培养6h后平板涂布的菌落图像。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案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。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
氮化硅种植体的制备方法的具体步骤如下：
步骤一：将制备好的氮化硅种植体材料超声清洁后转移至酸性溶液中，酸性溶液为40％质量分数的氢氟酸、稀盐酸、水的混合液，其中三者体积比为60:20:20，浸泡40min，得到具有多孔表层的氮化硅植体；
步骤二：将酸蚀后的氮化硅转移至超纯水中振荡清洗10min，去除表面残留强酸，用氨水调节表面pH为7.5，在50℃的真空环境中干燥48h；
步骤三：制备前体溶液：称取磷酸二氢铵、乙酸钙、乙醇和水混合，充分搅拌，其中Ca与P的元素摩尔比为1.2。其中，磷酸二氢铵在乙醇和水中的质量分数为20％乙醇和水的体积比为75:25。
步骤四：制备凝胶溶液：向前体溶液中分别加入10mol/L硝酸镁和0.5mol/L硝酸银，搅拌、陈化，陈化温度为70℃，时间为4天，得到涂层凝胶；
步骤五：将干燥后的氮化硅种植体材料以1cm/min浸没入凝胶溶液中，保持20min，以1cm/min缓慢提出，使得氮化硅植体表面均匀覆盖薄层凝胶；
步骤六：将获得涂层的氮化硅种植体材料在50℃的真空环境中干燥24h；
步骤七：干燥后的氮化硅种植体材料在800℃下烧结80min，升温速率为1℃/min，获得兼具增强的抗菌与成骨活性涂层的氮化硅种植体材料。
实施例2
氮化硅种植体的制备方法的具体步骤如下：
步骤一：将制备好的氮化硅种植体材料超声清洁后转移至酸性溶液中，酸性溶液为50％质量分数的氢氟酸、稀盐酸、水的混合液，其中三者体积比为50:10:40，浸泡30min，得到具有多孔表层的氮化硅植体；
步骤二：将酸蚀后的氮化硅转移至超纯水中振荡清洗10min，去除表面残留强酸，用氨水调节表面pH为7.0，在50℃的真空环境中干燥24h；
步骤三：制备前体溶液：称取磷酸铵、硝酸钙、乙醇和水混合，充分搅拌，其中Ca与P的元素摩尔比为0.8。其中，磷酸铵在乙醇和水中的质量分数为30％，乙醇和水的体积比为80:20。
步骤四：制备凝胶溶液：向前体溶液中分别加入15mol/L磷酸锌和1.5mol/L氯化铜，搅拌、陈化，陈化温度为80℃，时间为4天，得到涂层凝胶；
步骤五：将干燥后的氮化硅种植体材料以2cm/min浸没入凝胶溶液中，保持30min，以2cm/min缓慢提出，使得氮化硅植体表面均匀覆盖薄层凝胶；
步骤六：将获得涂层的氮化硅种植体材料在50℃的真空环境中干燥48h；
步骤七：干燥后的氮化硅种植体材料在1250℃下烧结100min，升温速率为2℃/min，获得兼具增强的抗菌与成骨活性涂层的氮化硅种植体材料。
实施例3
氮化硅种植体的制备方法的具体步骤如下：
步骤一：将制备好的氮化硅种植体材料超声清洁后转移至酸性溶液中，酸性溶液为60％质量分数的氢氟酸、稀盐酸、水的混合液，其中三者体积比为55:15:30，浸泡30min，得到具有多孔表层的氮化硅植体；
步骤二：将酸蚀后的氮化硅转移至超纯水中振荡清洗15min，去除表面残留强酸，用氨水调节表面pH为8.0，在60℃的真空环境中干燥24h；
步骤三：制备前体溶液：称取磷酸氢二铵、柠檬酸钙、乙醇和水混合，充分搅拌，其中Ca/P摩尔比为1.0。其中，磷酸氢二铵在乙醇和水中的质量分数为40％，乙醇和水的体积比为90:10。
步骤四：制备凝胶溶液：向前体溶液中分别加入20mol/L硫酸镁和1.0mol/L硝酸铜，搅拌、陈化，陈化温度为80℃，时间为6天，得到涂层凝胶；
步骤五：将干燥后的氮化硅种植体材料以2cm/min浸没入凝胶溶液中，保持40min，以2cm/min缓慢提出，使得氮化硅植体表面均匀覆盖薄层凝胶；
步骤六：将获得涂层的氮化硅种植体材料在60℃的真空环境中干燥24h；
步骤七：干燥后的氮化硅种植体材料在1000℃下烧结100min，升温速率为1.5℃/min，获得兼具增强的抗菌与成骨活性涂层的氮化硅种植体材料。
实验例一：细胞增殖实验
1、实验对象：选取小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)，由中国科学院典型培养保藏委员会细胞库(中国上海)提供。
2、实验材料：实施例1、2、3制备的氮化硅种植体材料，以及未经过涂层处理的氮化硅种植体材料(即氮化硅种植体基体)。
3、实验方法：根据ISO 10993-12:2021标准，按照浸提比例3cm2/mL制备获得上述四种氮化硅种植体材料的MEM培养基浸提液。将MC3T3-E1细胞复苏、传代、增殖，分别培养于MEM培养基浸提液中，于1，3，5天后通过CCK-8试剂计算细胞数量。
4、实验结果如图1所示：
统计结果显示：MC3T3-E1细胞在实施例1、2、3制备的氮化硅种植体材料的浸提液中增殖情况良好，于第3天起细胞增殖被显著促进。实验结果表明，采用本发明提供的氮化硅种植体材料生物相容性良好，涂层处理后可以促进成骨细胞增殖。
实验例二：碱性磷酸酶(ALP)定量实验
1、实验对象：选取小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)，由中国科学院典型培养保藏委员会细胞库(中国上海)提供。
2、实验材料：实施例1、2、3制备的氮化硅种植体材料，以及未经过涂层处理的氮化硅种植体材料(即氮化硅种植体基体)。
3、实验方法：根据ISO 10993-12:2021标准，按照浸提比例3cm2/mL制备获得上述四种氮化硅材料的MEM培养基浸提液。将MC3T3-E1细胞复苏、传代、增殖，分别培养于MEM培养基浸提液中，于7天后通过碱性磷酸酶定量试剂盒测量每组细胞中碱性磷酸酶的表达量。
4、实验结果如图2所示：
统计结果显示：MC3T3-E1细胞在实施例1、2、3制备的氮化硅种植体材料的浸提液中碱性磷酸酶表达量明显高于未处理的氮化硅。实验结果表明，采用本发明提供的氮化硅种植体材料具有显著的促进成骨的作用。
实验例三：茜素红(ARS)定量实验
1、实验对象：选取小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)，由中国科学院典型培养保藏委员会细胞库(中国上海)提供。
2、实验材料：实施例1、2、3制备的氮化硅种植体材料，以及未经过涂层处理的氮化硅种植体材料。
3、实验方法：根据ISO 10993-12:2021标准，按照浸提比例3cm2/mL制备获得上述四种氮化硅材料的MEM培养基浸提液。将MC3T3-E1细胞复苏、传代、增殖，分别培养于MEM培养基浸提液中，于21天后通过10％氯化十六烷基吡啶定量检测每组中钙结节的生成量。
4、实验结果如图3所示：
统计结果显示：MC3T3-E1细胞在实施例1、2、3制备的氮化硅种植体材料的浸提液中钙结节的形成量明显高于未处理的氮化硅。实验结果表明，采用本发明提供的氮化硅种植体材料具有显著的促进成骨的作用。
实验例四：抗菌率实验
1、实验对象：选取革兰阳性金黄色葡萄球菌和革兰阴性大肠杆菌作为代表细菌。
2、实验材料：实施例1、2、3制备的氮化硅种植体材料，以及未经过涂层处理的氮化硅种植体材料。
3、实验方法：根据ISO 10993-12:2021标准，按照浸提比例3cm2/mL制备获得上述四种氮化硅材料的LB培养基。将菌株接种于LB液体培养基中，37℃条件下培养48h，将菌液浓度稀释为l×l06 CFU/m L，再添加四种浸提液与细菌共培养6h，用酶标仪检测每组中残留细菌数，并计算抑菌率，抑菌率＝[(对照组菌落数-实验组菌落数)/对照组菌落数]×100％。
4、实验结果如图4所示：
其中，上图代表金黄色葡萄球菌的统计结果，下图代表大肠杆菌的统计结果，如图4所示，金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在实施例1、2、3制备的氮化硅种植体材料的浸提液中数量明显少于未处理的氮化硅。实验结果表明，
采用本发明提供的氮化硅种植体材料具有显著的抗菌作用。
实验例五：平板涂布实验
1、实验对象：选取革兰阳性金黄色葡萄球菌和革兰阴性大肠杆菌作为代表细菌。
2、实验材料：实施例1、2、3制备的氮化硅种植体材料，以及未经过涂层处理的氮化硅种植体材料。
3、实验方法：根据ISO 10993-12:2021标准，按照浸提比例3cm2/mL制备获得上述四种氮化硅材料的LB培养基。将菌株接种于LB液体培养基中，
37℃条件下培养48h，将菌液浓度稀释为l×l06 CFU/m L，再添加四种浸提液与细菌共培养6h，菌液稀释之后在LB平板上均匀涂布，24h之后拍摄平板照片。
4、实验结果如图5所示：
观察结果显示：金黄色葡萄球菌和大肠杆菌在实施例1、2、3制备的氮化硅种植体材料的浸提液中培养后平板涂布的菌落数明显少于未处理的氮化硅。实验结果表明，采用本发明提供的氮化硅种植体材料具有显著的抗菌作用。
以上，对本发明的实施方式进行了示例性的说明。但是，本发明的保护范围不拘囿于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，本领域技术人员所作出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氮化硅种植体材料的前驱体，其特征在于，其包括氮化硅基体，所述基体表面具有多孔结构，所述表面附着有一层凝胶。
2.根据权利要求1所述的前驱体，其特征在于，所述氮化硅种植体材料的前驱体中，所述凝胶附着于氮化硅基体的表面以及多孔结构内；
和/或，所述凝胶中包括磷盐、钙盐、有机溶剂、金属盐和水。
3.根据权利要求2所述的前驱体，其特征在于，所述磷盐选自磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢铵、磷酸氢二铵中的至少一种；
和/或，所述钙盐选自硝酸钙、乙酸钙、柠檬酸钙中的至少一种或多种；
和/或，所述磷盐和钙盐中钙元素和磷元素的摩尔比为0.8-1.2；
和/或，所述磷盐在溶剂中的质量分数为20-40％，所述溶剂为有机溶剂和水；
和/或，所述有机溶剂选自乙醇、异丙醇、乙腈和乙酸乙酯中的至少一种；
有机溶剂和水的体积比为75-90:25-10。
和/或，所述金属盐选自镁盐或锌盐中的至少一种，和铜盐或银盐中的至少一种；
其中，所述镁盐选自硝酸镁、磷酸镁和硫酸镁中的至少一种；
所述锌盐选自硝酸锌、乙酸锌、磷酸锌中的至少一种；
所述铜盐选自硝酸铜、氯化铜、乙酸铜中的至少一种；
所述银盐选自硝酸银、醋酸银中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的前驱体，其特征在于，所述金属盐在水中的浓度为0.5-20mol/L。
5.一种氮化硅种植体材料，其是权利要求1-4任一项所述的前驱体的烧结产物。
6.权利要求5所述的氮化硅种植体材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)将氮化硅种植体基体与酸性溶液混合，得到具有多孔表层的氮化硅种植体基体；
(2)将具有多孔表层的氮化硅种植体基体与碱性溶液混合，使其表面的pH为7-8；
(3)将磷盐、钙盐、有机溶剂、金属盐和水混合陈化，得到凝胶溶液；
(4)将步骤(3)中的凝胶溶液与步骤(2)中处理过的氮化硅种植体基体混合，烧结，得到所述氮化硅种植体材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述酸性溶液选自氢氟酸、稀盐酸中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述酸性溶液为氢氟酸、稀盐酸和水的混合液，其中三者体积比为50-60:10-20:20-40；
和/或，步骤(3)中，陈化的温度为70-80℃，时间为4-6天；
和/或，步骤(4)中，烧结的温度为800-1250℃，烧结的时间为80-120min；烧结时的升温速率为1-2℃/min。
9.权利要求6-8任一项所述方法制备的氮化硅种植体材料。
10.权利要求9所述的氮化硅种植体材料在牙科种植用材料中的应用。
CN202311822998.9A 2023-12-27 2023-12-27 一种氮化硅种植体材料及其制备方法和应用 Pending CN117919493A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311822998.9A CN117919493A (zh) 2023-12-27 2023-12-27 一种氮化硅种植体材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311822998.9A CN117919493A (zh) 2023-12-27 2023-12-27 一种氮化硅种植体材料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117919493A true CN117919493A (zh) 2024-04-26

Family

ID=90753026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311822998.9A Pending CN117919493A (zh) 2023-12-27 2023-12-27 一种氮化硅种植体材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117919493A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111035803B (zh) 一种兼具抗感染及促进骨结合功能的钛植入体材料及其制备方法
CN111529756B (zh) 一种骨科植入器械表面涂层的制备方法
CN107661544B (zh) 抗菌促成骨复合功能多孔骨科植入物及其制备方法
CN110042392B (zh) 一种医用植入体表面兼具优良生物相容性和抗菌性复合涂层的制备方法
CN106730033B (zh) 一种兼具抗菌和促生长的双效载药纳米颗粒微球及其制备方法和应用
CN112569403A (zh) 一种基于聚多巴胺/氧化石墨烯/胶原纳米膜生物活性缓释涂层构建方法
CN115216774B (zh) 一种生物活性离子掺杂羟基磷灰石钛合金表面涂层及其制备方法
CN108795289A (zh) 一种纳米化钛表面负载Si、Cu-TiO2抗菌型生物活性膜层的制备方法
CN113577383A (zh) 一种在可降解金属表面促骨再生及调控腐蚀的金属-有机/无机杂化涂层及其制备方法
CN111632192A (zh) 兼具抗菌、促成骨分化及矿化的载碘钛合金植入物及其制备方法
CN111839768B (zh) 锌修饰种植体及其制备方法
CN117919493A (zh) 一种氮化硅种植体材料及其制备方法和应用
CN107648674B (zh) 具有抗菌及促进骨整合功能的金属植入物及其制备方法
CN111588904B (zh) 含聚己内酯/聚维酮碘表层的载碘钛合金医用部件及其制作方法
CN113018510A (zh) 一种对钛基植入物进行表面改性的方法以及钛基植入物表面复合涂层
CN108939146A (zh) 一种抗菌/抗骨肉瘤/促成骨多功能性钛基植入材料及其制备方法
CN118653193A (zh) 一种医用植入材料表面含锌抗菌涂层的制备方法
CN115501387B (zh) 一种可缓释微量元素与外泌体的钛植入体及其制备方法
CN108619571B (zh) 表面载金属离子的Ca-P涂层的镁合金材料及其制备方法和应用
CN116768615B (zh) 一种可响应超声波机械刺激的电活性骨修复材料及其制备方法
WO2024066040A1 (zh) 一种氧化锌/磷酸锌纳米棒复合抗菌涂层及其制备方法和应用
CN112604028B (zh) 一种种植牙的表面涂层及其制备方法
Zhao et al. Study on effects of titanium surface microporous coatings containing zinc on osteoblast adhesion and its antibacterial activity
CN113797391A (zh) 一种用于医疗器械的涂料及其制备方法和应用
CN111321403B (zh) 一种基于多巴胺的锌表面载镓-氧化石墨烯复合涂层的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication