專利名稱：基于納米管陣列面的稀土元素鈰緩釋型人工牙根的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于納米管陣列面的稀土元素鈰緩釋型人工牙根，特別是涉及一 種表面具有摻鈰的鈦酸鈉納米管負(fù)載骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)的人工牙根及其制備方法，屬 于人工牙根材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
人工種植牙在國(guó)際上被認(rèn)為是牙齒缺失的首選修復(fù)手段，它在功能、形態(tài)、使用效 果等方面與真牙類似，可以稱之為"仿真牙"。種植牙由人工牙根和烤瓷牙冠組成，純鈦以及 它的合金廣泛用于牙科植入體人工牙根的制造。然而，普通的二氧化鈦層沒有足夠的活性 與骨直接形成聯(lián)系，有時(shí)候轉(zhuǎn)化為缺乏骨整合使得長(zhǎng)期植入失敗。植入體表面形貌和化學(xué) 特征改性被證明是一種提高骨整合的有效手段，是一種可確保骨接觸式種植體穩(wěn)定性的可 靠途徑。 稀土元素鈰有良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，可以通過高溫、高壓以及濾過等方法進(jìn)行 滅菌。鈰元素具有多種生物學(xué)效應(yīng)鈰通過軟化細(xì)胞壁將其分離，并逐步使原生質(zhì)溢出，進(jìn) 而達(dá)到抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的目的；它還可能會(huì)固定燒傷時(shí)產(chǎn)生的脂蛋白混合物，阻止其進(jìn)入體 內(nèi)，從而減輕炎性反應(yīng)，并能防止燒傷后的免疫抑制現(xiàn)象，使組織受到的損傷不會(huì)進(jìn)一步加 重；可通過促進(jìn)DNA無誤修復(fù)和阻斷致突變物對(duì)正常DNA損傷等方式來達(dá)到抗突變作用。
骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)是一類多功能生長(zhǎng)因子，能 有效地誘導(dǎo)成骨、促進(jìn)骨修復(fù)，對(duì)骨折愈合延遲和骨不連有顯著療效。BMP在局部組織中迅 速降解或隨體液擴(kuò)散，不能持久均勻地分布在骨缺損部位，難以發(fā)揮出理想的成骨效應(yīng)。單 純應(yīng)用外源性BMP治療骨缺損的效果并不理想，因而必須有合適的載體材料與其復(fù)合，起 到令BMP緩釋的作用。各種載體系統(tǒng)對(duì)BMP的緩釋各有優(yōu)缺點(diǎn)，因而研發(fā)功能更為完善的 復(fù)合材料緩釋載體，如無機(jī)/無機(jī)復(fù)合、有機(jī)/無機(jī)復(fù)合、有機(jī)/有機(jī)復(fù)合或者多材料復(fù)合 載體，達(dá)到更好的緩釋甚至精確的控釋BMP將成為今后研究的一個(gè)主要方向。
人體硬組織的主要無機(jī)質(zhì)是鈣磷相，而鈦酸鈉鹽在體液中可以轉(zhuǎn)變?yōu)樗隙?化鈦，使金屬表面原位形成許多Ti-0H基團(tuán)，從而誘導(dǎo)體液中的鈣、磷沉積，形成磷灰石層 (Ceramics International, 1996， 79 (24) :1127-1129)。另外由于鈦酸鈉晶體的特殊結(jié)構(gòu)， 使得鈉離子有著很強(qiáng)的交換能力，可以與多種陽(yáng)離子進(jìn)行置換，從而進(jìn)行離子緩釋，加強(qiáng)鈦 酸鈉結(jié)構(gòu)層的功能性。同時(shí)表面微孔的特殊形貌增大了比表面積，使得鈦酸鈉結(jié)構(gòu)層在負(fù) 載能力方面得到極大的增強(qiáng)。 通過水熱合成的鈦酸鈉納米管顯示出一種良好的與金屬基體結(jié)合的能力，具有較 低的固有毒性，可以快速提高鈦及其合金的生物活性。鈦酸鈉納米管陣列具有較高的比表 面積，可以有效地承載骨形態(tài)發(fā)生蛋白，對(duì)骨形態(tài)發(fā)生蛋白進(jìn)行控釋，同時(shí)有利于細(xì)胞附 著。鑒于此，引發(fā)本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提出一種制備基于納米管陣列面的稀土元素鈰緩釋 型人工牙根的方法，通過兩步陽(yáng)極氧化法在金屬基體表面構(gòu)筑二氧化鈦納米管狀結(jié)構(gòu)，再 經(jīng)水熱合成將二氧化鈦納米管轉(zhuǎn)變?yōu)殁佀徕c納米管，隨后通過溶液浸漬離子交換在鈦酸鈉 納米管陣列層內(nèi)摻入稀土元素鈰，最后通過離心負(fù)載技術(shù)在納米管層內(nèi)負(fù)載骨形態(tài)發(fā)生蛋 白。制備出的摻鈰鈦酸鈉納米管陣列層與基體結(jié)合強(qiáng)度好，制備工藝簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。
技術(shù)方案本發(fā)明通過以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn) 在這種人工牙根材料金屬基體表面有一層經(jīng)鈰摻雜的具有管狀結(jié)構(gòu)的鈦酸鈉納 米管陣列層，其層內(nèi)進(jìn)一步負(fù)載有骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)。
具體制備的步驟如下 1)首先選用純鈦或鈦合金加工好人工牙根； 2)人工牙根表面預(yù)處理表面磨光后，依次用丙酮、去離子水和無水乙醇超聲洗 滌10-120分鐘，隨后用HF和麗03及水的混合溶液(體積比為1 : 4 : 5)化學(xué)拋光20-120 秒，再經(jīng)去離子水徹底沖洗后，吹干待用； 3)兩步陽(yáng)極氧化制備二氧化鈦納米管將表面預(yù)處理過的人工牙根作為陽(yáng)極，石 墨或鉑為陰極，在含水有機(jī)電解質(zhì)溶液中進(jìn)行第一次陽(yáng)極氧化，具體陽(yáng)極氧化參數(shù)為電壓 20-240V，反應(yīng)時(shí)間12-200小時(shí)，兩極距離3-10cm，溫度保持為室溫。第一次陽(yáng)極氧化后，取 出，在體積百分比為5-30vol^的鹽酸溶液中超聲清洗0. 5-3小時(shí)，取出吹干后，將人工牙 根在前述第一次陽(yáng)極氧化參數(shù)條件下再進(jìn)行第二次陽(yáng)極氧化，然后取出，用無水乙醇超聲 清洗10-30分鐘，再在體積百分比為5-30vol^的鹽酸溶液中浸泡0. 5-3小時(shí)后取出，用無 水乙醇和去離子水交替清洗6-10遍后，再在60-10(TC下干燥樣品，在人工牙根表面獲得二 氧化鈦納米管陣列層； 4)水熱合成鈦酸鈉納米管陣列層將上述制備的表面覆蓋二氧化鈦納米管陣列 層的人工牙根在聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，具體水熱反應(yīng)參數(shù)為反 應(yīng)溫度90-18(TC，反應(yīng)時(shí)間10-100小時(shí)，氫氧化鈉溶液濃度5-15mo1 *L—、反應(yīng)溶液體積為 反應(yīng)釜內(nèi)襯容積的50-80%。水熱反應(yīng)后，待自然冷卻，取出，用去離子水洗滌離心，反復(fù)數(shù) 次，直至上層清液呈中性，取出干燥，在人工牙根表面獲得鈦酸鈉納米管陣列層；
5)將上述制備的表面覆蓋鈦酸鈉納米管陣列層的人工牙根浸漬在可溶性鈰鹽水 溶液中通過離子交換摻入稀土元素鈰，可溶性鈰鹽水溶液濃度為0. 05-5. Omol L—、可溶性 鈰鹽水溶液液面應(yīng)淹過人工牙根，浸漬時(shí)間不少于24小時(shí)，隨后用去離子水清洗幾次，以 消除剩余的可溶性離子，樣品在真空下60-10(TC干燥不少于6小時(shí)，以在人工牙根表面獲 得鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層； 6)最后采用離心負(fù)載技術(shù)在鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層內(nèi)負(fù)載骨形態(tài)發(fā)生蛋 白，將表面具有鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層的人工牙根置于離心容器底部，再倒入骨形 態(tài)發(fā)生蛋白和磷酸緩沖鹽溶液組成的混合溶液，液面淹過人工牙根至離心容器的一半或 三分之二的高度，骨形態(tài)發(fā)生蛋白濃度為0. l-50mg L—、溫下離心(1500-80000Rpm)浸泡 0. 5-10小時(shí)，取出，即可得本發(fā)明生物活性人工牙根。 本發(fā)明所述的含水有機(jī)電解質(zhì)溶液采用乙二醇為溶劑，其它有效成分為水 0-10vol% (體積百分比)、磷酸2-10volX (體積百分比)、氟化銨0. l-0.9wt% (質(zhì)量百
4分比)。 本發(fā)明所述的可溶性鈰鹽水溶液采用硝酸鈰、硝酸鈰氨或氯化鈰中的一種或兩種 可溶性鈰鹽配制。 本發(fā)明方法制備的鈦酸鈉納米管定向規(guī)則排列，鈦酸鈉納米管在垂直于基體方向 產(chǎn)生，管徑達(dá)80-500nm，管長(zhǎng)為1-150 y m，比表面積較大。 本發(fā)明制備的基于納米管陣列面的稀土元素鈰緩釋型人工牙根及其方法具有以 下優(yōu)點(diǎn)和有益效果 ①鈰元素具有多種生物學(xué)效應(yīng)，向人工牙根表面鈦酸鈉納米管陣列層中摻鈰，可 以產(chǎn)生抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)、減輕炎性反應(yīng)等有益效果。 ②與普通的鈦酸鈉層相比，鈦酸鈉納米管陣列呈定向孔排列，比表面積較高，有利 于骨形態(tài)發(fā)生蛋白的負(fù)載以及對(duì)骨形態(tài)發(fā)生蛋白的控釋。 ③陽(yáng)極氧化形成的二氧化鈦納米管陣列層是基體原位生成的，與基體的結(jié)合力很 好。骨形態(tài)發(fā)生蛋白有很好的誘導(dǎo)成骨效應(yīng)，可在短時(shí)間與骨組織形成牢固的生理結(jié)合。因 此，有望增加人工牙根穩(wěn)定性。 ④采用的陽(yáng)極氧化和水熱合成工藝不受基體形狀的影響，可以在形狀復(fù)雜的基體 上制備出均勻的鈦酸鈉納米管陣列層。


圖1是本發(fā)明具體制備過程圖。 圖2是本發(fā)明人工牙根表面鈦酸鈉納米管陣列層形態(tài)的掃描電鏡(SEM)照片；
圖3是本發(fā)明人工牙根表面鈦酸鈉納米管陣列層的X射線衍射(XRD)譜。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1 (1)首先選用純鈦加工好人工牙根； (2)人工牙根表面預(yù)處理表面磨光后，依次用丙酮、去離子水和無水乙醇超聲洗 滌10-30分鐘，隨后用HF和HN03及水的混合溶液(體積比為1:4:5)化學(xué)拋光20-40 秒，再經(jīng)去離子水徹底沖洗后，吹干待用； (3)配制含水有機(jī)電解質(zhì)溶液采用乙二醇為溶劑，其它有效成分為水2volX (體積百分比)、磷酸4volX (體積百分比)、氟化銨0.3wt^ (質(zhì)量百分比)；
(4)兩步陽(yáng)極氧化制備二氧化鈦納米管將表面預(yù)處理過的人工牙根作為陽(yáng)極， 石墨或鉑片為陰極，在含水有機(jī)電解質(zhì)溶液中進(jìn)行第一次陽(yáng)極氧化，具體陽(yáng)極氧化參數(shù)為 電壓60V，反應(yīng)時(shí)間18小時(shí)，兩極距離3-10cm，溫度保持為室溫。第一次陽(yáng)極氧化后，取出， 在體積百分比為10vol^的鹽酸溶液中超聲清洗0. 5-3小時(shí)，取出吹干后，將人工牙根在 前述第一次陽(yáng)極氧化參數(shù)條件下再進(jìn)行第二次陽(yáng)極氧化，然后取出，用無水乙醇超聲清洗 10-30分鐘，再在體積百分比為10vol^的鹽酸溶液中浸泡0. 5-3小時(shí)后取出，用無水乙醇 和去離子水交替清洗6-10遍后，再在60-10(TC下干燥樣品，在人工牙根表面獲得二氧化鈦 納米管陣列層； (5)水熱合成鈦酸鈉納米管陣列層將上述制備的表面覆蓋二氧化鈦納米管陣列
5層的人工牙根在聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，具體水熱反應(yīng)參數(shù)為反
應(yīng)溫度ll(TC，反應(yīng)時(shí)間20小時(shí)，氫氧化鈉溶液濃度lOmol L—、反應(yīng)溶液體積為反應(yīng)釜內(nèi) 襯容積的50-80%。水熱反應(yīng)后，待自然冷卻，取出，用去離子水洗滌離心，反復(fù)數(shù)次，直至上 層清液呈中性，取出干燥，在人工牙根表面獲得鈦酸鈉納米管陣列層； (6)將上述制備的表面覆蓋鈦酸鈉納米管陣列層的人工牙根浸漬在可溶性鈰 鹽(NH山Ce(NO》e水溶液中通過離子交換摻入稀土元素鈰，(NH山Ce(NO丄水溶液濃度為 0. 05mol L—、溶液液面應(yīng)淹過人工牙根，浸漬時(shí)間不少于24小時(shí)，隨后用去離子水清洗幾 次，以消除剩余的可溶性離子(NH4+，Ce4+，N03—)，樣品在真空下60-10(TC干燥不少于6小時(shí)， 以在人工牙根表面獲得鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層； (7)采用離心負(fù)載技術(shù)在鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層內(nèi)負(fù)載骨形態(tài)發(fā)生蛋 白，將表面具有鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層的人工牙根置于離心容器底部，再倒入骨 形態(tài)發(fā)生蛋白和0. lmol/L的磷酸緩沖鹽溶液組成的混合溶液，液面淹過人工牙根至離 心容器的一半至三分之二的高度，骨形態(tài)發(fā)生蛋白濃度為O. l_50mg* L—、室溫下離心 (1500-80000Rpm)浸泡0. 5-10小時(shí)，取出，即可得本發(fā)明人工牙根。
實(shí)施例2 (1)首先選用鈦加工好人工牙根； (2)人工牙根表面預(yù)處理表面磨光后，依次用丙酮、去離子水和無水乙醇超聲洗 滌30-60分鐘，隨后用HF和HN03及水的混合溶液(體積比為1 : 4 : 5)化學(xué)拋光40-60 秒，再經(jīng)去離子水徹底沖洗后，電吹風(fēng)吹干待用； (3)配制含水有機(jī)電解質(zhì)溶液采用乙二醇為溶劑，其它有效成分為水2volX (體積百分比)、磷酸4volX (體積百分比)、氟化銨0.5wt^ (質(zhì)量百分比)；
(4)兩步陽(yáng)極氧化制備二氧化鈦納米管將表面預(yù)處理過的人工牙根作為陽(yáng)極， 石墨為陰極，在含水有機(jī)電解質(zhì)溶液中進(jìn)行第一次陽(yáng)極氧化，具體陽(yáng)極氧化參數(shù)為電壓 80V，反應(yīng)時(shí)間18小時(shí)，兩極距離3-10cm，溫度保持為室溫。第一次陽(yáng)極氧化后，取出，在體 積百分比為10vol^的鹽酸溶液中超聲清洗0. 5-3小時(shí)，取出吹干后，將人工牙根在前述第 一次陽(yáng)極氧化參數(shù)條件下再進(jìn)行第二次陽(yáng)極氧化，然后取出，用無水乙醇超聲清洗10-30 分鐘，再在體積百分比為10vol^的鹽酸溶液中浸泡0. 5-3小時(shí)后取出，用無水乙醇和去離 子水交替清洗6-10遍后，再在60-10(TC下干燥樣品，在人工牙根表面獲得二氧化鈦納米管 陣列層； (5)水熱合成鈦酸鈉納米管陣列層將上述制備的表面覆蓋二氧化鈦納米管陣列 層的人工牙根在聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，具體水熱反應(yīng)參數(shù)為反 應(yīng)溫度13(TC，反應(yīng)時(shí)間20小時(shí)，氫氧化鈉溶液濃度lOmol L—、反應(yīng)溶液體積為反應(yīng)釜內(nèi) 襯容積的50-80% 。水熱反應(yīng)后，待自然冷卻，取出，用去離子水洗滌離心，反復(fù)數(shù)次，直至上 層清液呈中性，取出干燥，在人工牙根表面獲得鈦酸鈉納米管陣列層，其SEM照片和XRD譜 分別見圖2和圖3; (6)將上述制備的表面覆蓋鈦酸鈉納米管陣列層的人工牙根浸漬在可溶性鈰鹽 Ce(N03)4水溶液中通過離子交換摻入稀土元素鈰，Ce(N03)4水溶液濃度為0. 05mol L—、溶 液液面應(yīng)淹過人工牙根，浸漬時(shí)間不少于24小時(shí)，隨后用去離子水清洗幾次，以消除剩余 的可溶性離子(Ce4+， N03—)，樣品在真空下60-10(TC干燥不少于6小時(shí)，以在人工牙根表面獲得鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層； (7)采用離心負(fù)載技術(shù)在鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層內(nèi)負(fù)載骨形態(tài)發(fā)生蛋 白，將表面具有鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層的人工牙根置于離心容器底部，再倒入骨 形態(tài)發(fā)生蛋白和0. lmol/L的磷酸緩沖鹽溶液組成的混合溶液，液面淹過人工牙根至離 心容器的一半至三分之二的高度，骨形態(tài)發(fā)生蛋白濃度為O. l_50mg* L—、室溫下離心 (1500-80000Rpm)浸泡0. 5-10小時(shí)，取出，即可得本發(fā)明人工牙根。
實(shí)施例3 (1)首先選用純鈦加工好人工牙根； (2)人工牙根表面預(yù)處理表面磨光后，依次用丙酮、去離子水和無水乙醇超聲洗 滌60-90分鐘，隨后用HF和HN03及水的混合溶液(體積比為1 : 4 : 5)化學(xué)拋光60-80 秒，再經(jīng)去離子水徹底沖洗后，電吹風(fēng)吹干待用； (3)配制含水有機(jī)電解質(zhì)溶液采用乙二醇為溶劑，其它有效成分為水4volX (體積百分比)、磷酸6volX (體積百分比)、氟化銨0.5wt^ (質(zhì)量百分比)；
(4)兩步陽(yáng)極氧化制備二氧化鈦納米管將表面預(yù)處理過的人工牙根作為陽(yáng)極， 石墨或鉑片為陰極，在含水有機(jī)電解質(zhì)溶液中進(jìn)行第一次陽(yáng)極氧化，具體陽(yáng)極氧化參數(shù)為 電壓40V，反應(yīng)時(shí)間24小時(shí)，兩極距離3-10cm，溫度保持為室溫。第一次陽(yáng)極氧化后，取出， 在體積百分比為20vol^的鹽酸溶液中超聲清洗0. 5-3小時(shí)，取出吹干后，將人工牙根在 前述第一次陽(yáng)極氧化參數(shù)條件下再進(jìn)行第二次陽(yáng)極氧化，然后取出，用無水乙醇超聲清洗 10-30分鐘，再在體積百分比為20vol^的鹽酸溶液中浸泡0. 5-3小時(shí)后取出，用無水乙醇 和去離子水交替清洗6-10遍后，再在60-10(TC下干燥樣品，在人工牙根表面獲得二氧化鈦 納米管陣列層； (5)水熱合成鈦酸鈉納米管陣列層將上述制備的表面覆蓋二氧化鈦納米管陣列 層的人工牙根在聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，具體水熱反應(yīng)參數(shù)為反 應(yīng)溫度15(TC，反應(yīng)時(shí)間20小時(shí)，氫氧化鈉溶液濃度lOmol L—、反應(yīng)溶液體積為反應(yīng)釜內(nèi) 襯容積的50-80% 。水熱反應(yīng)后，待自然冷卻，取出，用去離子水洗滌離心，反復(fù)數(shù)次，直至上 層清液呈中性，取出干燥，在人工牙根表面獲得鈦酸鈉納米管陣列層； (6)將上述制備的表面覆蓋鈦酸鈉納米管陣列層的人工牙根浸漬在可溶性鈰 鹽(NH山Ce(NO》e水溶液中通過離子交換摻入稀土元素鈰，(NH山Ce(NO丄水溶液濃度為 0. 05mol L—、溶液液面應(yīng)淹過人工牙根，浸漬時(shí)間不少于24小時(shí)，隨后用去離子水清洗幾 次，以消除剩余的可溶性離子(NH4+，Ce4+，N03—)，樣品在真空下60-10(TC干燥不少于6小時(shí)， 以在人工牙根表面獲得鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層； (7)采用離心負(fù)載技術(shù)在鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層內(nèi)負(fù)載骨形態(tài)發(fā)生蛋 白，將表面具有鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層的人工牙根置于離心容器底部，再倒入骨 形態(tài)發(fā)生蛋白和0. lmol/L的磷酸緩沖鹽溶液組成的混合溶液，液面淹過人工牙根至離 心容器的一半至三分之二的高度，骨形態(tài)發(fā)生蛋白濃度為O. l_50mg* L—、室溫下離心 (1500-80000Rpm)浸泡0. 5-10小時(shí)，取出，即可得本發(fā)明人工牙根。
實(shí)施例4 (1)首先選用純鈦加工好人工牙根； (2)人工牙根表面預(yù)處理表面磨光后，依次用丙酮、去離子水和無水乙醇超聲洗
7滌90-120分鐘，隨后用HF和麗03及水的混合溶液(體積比為1 : 4 : 5)化學(xué)拋光80-120 秒，再經(jīng)去離子水徹底沖洗后，電吹風(fēng)吹干待用； (3)配制含水有機(jī)電解質(zhì)溶液采用乙二醇為溶劑，其它有效成分為水2volX (體積百分比)、磷酸5volX (體積百分比)、氟化銨0.5wt^ (質(zhì)量百分比)；
(4)兩步陽(yáng)極氧化制備二氧化鈦納米管將表面預(yù)處理過的人工牙根作為陽(yáng)極， 石墨或鉑片為陰極，在含水有機(jī)電解質(zhì)溶液中進(jìn)行第一次陽(yáng)極氧化，具體陽(yáng)極氧化參數(shù)為 電壓80V，反應(yīng)時(shí)間12小時(shí)，兩極距離3-10cm，溫度保持為室溫。第一次陽(yáng)極氧化后，取出， 在體積百分比為20vol^的鹽酸溶液中超聲清洗0. 5-3小時(shí)，取出吹干后，將人工牙根在 前述第一次陽(yáng)極氧化參數(shù)條件下再進(jìn)行第二次陽(yáng)極氧化，然后取出，用無水乙醇超聲清洗 10-30分鐘，再在體積百分比為20vol^的鹽酸溶液中浸泡0. 5-3小時(shí)后取出，用無水乙醇 和去離子水交替清洗6-10遍后，再在60-10(TC下干燥樣品，在人工牙根表面獲得二氧化鈦 納米管陣列層； (5)水熱合成鈦酸鈉納米管陣列層將上述制備的表面覆蓋二氧化鈦納米管陣列 層的人工牙根在聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，具體水熱反應(yīng)參數(shù)為反 應(yīng)溫度ll(TC，反應(yīng)時(shí)間30小時(shí)，氫氧化鈉溶液濃度lOmol L—、反應(yīng)溶液體積為反應(yīng)釜內(nèi) 襯容積的50-80% 。水熱反應(yīng)后，待自然冷卻，取出，用去離子水洗滌離心，反復(fù)數(shù)次，直至上 層清液呈中性，取出干燥，在人工牙根表面獲得鈦酸鈉納米管陣列層； (6)將上述制備的表面覆蓋鈦酸鈉納米管陣列層的人工牙根浸漬在可溶性鈰鹽 CeCl4水溶液中通過離子交換摻入稀土元素鈰，CeCl4水溶液濃度為0. 05mol *L—、溶液液面 應(yīng)淹過人工牙根，浸漬時(shí)間不少于24小時(shí)，隨后用去離子水清洗幾次，以消除剩余的可溶 性離子(Ce4+，C1—)，樣品在真空下60-10(TC干燥不少于6小時(shí)，以在人工牙根表面獲得鈰摻 雜的鈦酸鈉納米管陣列層； (7)采用離心負(fù)載技術(shù)在鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層內(nèi)負(fù)載骨形態(tài)發(fā)生蛋 白，將表面具有鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層的人工牙根置于離心容器底部，再倒入骨 形態(tài)發(fā)生蛋白和0. lmol/L的磷酸緩沖鹽溶液組成的混合溶液，液面淹過人工牙根至離 心容器的一半至三分之二的高度，骨形態(tài)發(fā)生蛋白濃度為O. l_50mg* L—、室溫下離心 (1500-80000Rpm)浸泡0. 5-10小時(shí)，取出，即可得本發(fā)明人工牙根。
權(quán)利要求
一種基于納米管陣列面的稀土元素鈰緩釋型人工牙根，其特征在于所述的基于納米管陣列面的稀土元素鈰緩釋型人工牙根由純鈦或鈦合金人工牙根基體以及負(fù)載有稀土元素鈰和骨形態(tài)發(fā)生蛋白的鈦酸鈉納米管陣列表面層組成，所述及基于納米管陣列面的稀土元素鈰緩釋型人工牙根制備方法按如下步驟進(jìn)行1)首先選用純鈦或鈦合金加工好人工牙根；2)人工牙根表面預(yù)處理表面磨光后，依次用丙酮、去離子水和無水乙醇超聲洗滌10-120分鐘，隨后用HF和HNO3及水的混合溶液(體積比為1∶4∶5)化學(xué)拋光20-120秒，再經(jīng)去離子水徹底沖洗后，吹干待用；3)兩步陽(yáng)極氧化制備二氧化鈦納米管將表面預(yù)處理過的人工牙根作為陽(yáng)極，石墨或鉑為陰極，在含水有機(jī)電解質(zhì)溶液中進(jìn)行第一次陽(yáng)極氧化，具體陽(yáng)極氧化參數(shù)為電壓20-240V，反應(yīng)時(shí)間12-200小時(shí)，兩極距離3-10cm，溫度保持為室溫。第一次陽(yáng)極氧化后，取出，在體積百分比為5-30vol％的鹽酸溶液中超聲清洗0.5-3小時(shí)，取出吹干后，將人工牙根在前述第一次陽(yáng)極氧化參數(shù)條件下再進(jìn)行第二次陽(yáng)極氧化，然后取出，用無水乙醇超聲清洗10-30分鐘，再在體積百分比為5-30vol％的鹽酸溶液中浸泡0.5-3小時(shí)后取出，用無水乙醇和去離子水交替清洗6-10遍后，再在60-100℃下干燥樣品，在人工牙根表面獲得二氧化鈦納米管陣列層；4)水熱合成鈦酸鈉納米管陣列層將上述制備的表面覆蓋二氧化鈦納米管陣列層的人工牙根在聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，具體水熱反應(yīng)參數(shù)為反應(yīng)溫度90-180℃，反應(yīng)時(shí)間10-100小時(shí)，氫氧化鈉溶液濃度5-15mol·L-1，反應(yīng)溶液體積為反應(yīng)釜內(nèi)襯容積的50-80％。水熱反應(yīng)后，待自然冷卻，取出，用去離子水洗滌離心，反復(fù)數(shù)次，直至上層清液呈中性，取出干燥，在人工牙根表面獲得鈦酸鈉納米管陣列層；5)將上述制備的表面覆蓋鈦酸鈉納米管陣列層的人工牙根浸漬在可溶性鈰鹽水溶液中通過離子交換摻入稀土元素鈰，可溶性鈰鹽水溶液濃度為0.05-5.0mol·L-1，可溶性鈰鹽水溶液液面應(yīng)淹過人工牙根，浸漬時(shí)間不少于24小時(shí)，隨后用去離子水清洗幾次，以消除剩余的可溶性離子，樣品在真空下60-100℃干燥不少于6小時(shí)，以在人工牙根表面獲得鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層；6)最后采用離心負(fù)載技術(shù)在鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層內(nèi)負(fù)載骨形態(tài)發(fā)生蛋白，將表面具有鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層的人工牙根置于離心容器底部，再倒入骨形態(tài)發(fā)生蛋白和磷酸緩沖鹽溶液組成的混合溶液，液面淹過人工牙根至離心容器的一半至三分之二的高度，骨形態(tài)發(fā)生蛋白濃度為0.1-50mg·L-1，室溫下離心(1500-80000Rpm)浸泡0.5-10小時(shí)，取出，即可得本發(fā)明生物活性人工牙根。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于納米管陣列面的稀土元素鈰緩釋型人工牙根的制備方法， 其特征在于含水有機(jī)電解質(zhì)溶液采用乙二醇為溶劑，其它有效成分為水0-10volX (體積 百分比)、磷酸2-10volX (體積百分比)、氟化銨0. l-0.9wt% (質(zhì)量百分比)。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于納米管陣列面的稀土元素鈰緩釋型人工牙根的制備方法， 其特征在于可溶性鈰鹽水溶液采用硝酸鈰、硝酸鈰氨或氯化鈰中的一種或兩種可溶性鈰鹽 配制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于納米管陣列面的稀土元素鈰緩釋型人工牙根，在這種人工牙根金屬基體表面有一層具有管狀結(jié)構(gòu)的鈰摻雜的鈦酸鈉納米管陣列層，其層內(nèi)進(jìn)一步負(fù)載有骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)。所述的基于納米管陣列面的稀土元素鈰緩釋型人工牙根制備方法為選用純鈦或鈦合金加工人工牙根；然后采用兩步陽(yáng)極氧化技術(shù)在純鈦或鈦合金人工牙根表面獲得具有管狀結(jié)構(gòu)的二氧化鈦納米管陣列層；再將二氧化鈦納米管陣列層采用堿液水熱合成技術(shù)轉(zhuǎn)化為鈦酸鈉納米管陣列層；再通過溶液浸漬離子交換在鈦酸鈉納米管陣列層內(nèi)摻入稀土元素鈰；最后采用離心負(fù)載技術(shù)在摻鈰的鈦酸鈉納米管陣列層內(nèi)負(fù)載骨形態(tài)發(fā)生蛋白。
文檔編號(hào)A61K6/02GK101766538SQ20091026476
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者余青青, 儲(chǔ)成林, 林萍華 申請(qǐng)人:東南大學(xué)