本發(fā)明涉及表面改性的混合表面種植牙及其制備方法，具體地，涉及通過將以往的微米級的具有粗糙表面的種植牙(rough surfaced implant)改性為納米級種植牙(nano scaled implant)，來制備確保以往的具有粗糙表面的種植牙的均質(zhì)性，并整體上具有微米及納米級的混合表面的種植牙的方法，并且，涉及利用使用于表面改性的納米膠囊來賦予藥物傳遞系統(tǒng)(DDS)功能的種植牙及其制備方法。

背景技術(shù)：

牙齒種植(dental implant)是指通過對牙齒的缺損部位或拔過牙部位的頜骨進行骨移植、牽張成骨術(shù)等附加手術(shù)來種植生物適應(yīng)性的種植牙本體的牙科治療術(shù)的一種，在維持正常的功能的頜骨與所種植的種植牙本體表面形成作為形態(tài)性、生理性、直接性結(jié)合的骨整合(osseointegration或osteointegration)之后，再經(jīng)過種植牙周圍頜骨的骨重建的過程。根據(jù)種植種植牙的位置，可將種植牙分為骨膜下種植牙、骨內(nèi)種植牙、骨貫通式種植牙等，根據(jù)種植牙的外形，可將種植牙分為螺旋種植牙、筒式種植牙等。在上述種植牙的情況下，無需削相鄰的牙齒，并防止牙齦骨的吸收，從而在功能及美觀方面上優(yōu)秀，因此近來正擴散上述種植牙的供應(yīng)。

然而，以往的種植牙在手術(shù)后不僅與種植牙和軟組織之間的附著不完整，而且必然發(fā)生結(jié)合上皮向下方移動的現(xiàn)象，由于在附著部分產(chǎn)生縫隙，因而可容易發(fā)生細菌浸透的現(xiàn)象，從而存在頻繁發(fā)生炎癥的問題。即，可發(fā)生種植牙周圍的牙齦炎癥的同時導致種植牙壽命的減少。為了解決這種問題，在種植牙的表面涂敷如抗生劑、骨形成促進因子等的物質(zhì)來進行種植，但是在種植過程中施加旋轉(zhuǎn)力，因此存在因物理力而最終在種植牙種植部位不會殘留抗生劑、骨形成促進因子，而且大部分被流失的問題。

在韓國公開專利第10-2007-0068240號中公開了在經(jīng)表面加工的牙科用種植牙涂敷重組骨形成促進蛋白質(zhì)來埋植于頜骨的技術(shù)。在這里，經(jīng)過對牙科用種植牙的表面進行加工，并涂敷重組骨形成促進蛋白質(zhì)分子，在施加聲壓的狀態(tài)下進行冷凍干燥的步驟來制備種植牙，但是，在通過這種方法來制備的種植牙的情況下，在種植過程中，很可能發(fā)生因物理力而全部流失涂敷在表面的物質(zhì)的問題。

并且，在種植由鈦或鈦合金形成的以往的種植牙的初期，因與骨組織的結(jié)合力低而難以在種植的初期進行固定，為了解決這種問題，開發(fā)了使用羥基磷灰石(HAp，Hydroxyapatite)粉末來涂敷種植牙的表面的方法。但是，在將羥基磷灰石(HAp)單純地涂敷在由鈦形成的種植牙的表面來使用的情況下，在將種植牙種植身體的頜骨的過程中，因種植牙的表面與骨的摩擦而被涂敷的羥基磷灰石從種植牙的表面脫落，由此，存在基于羥基磷灰石的效果顯著下降或幾乎無法產(chǎn)生效果的問題。

種植牙與骨組織之間可具有強的附著力，尤其，鈦的附著力可比較強，但是，優(yōu)選地，進一步提高這種附著力，為此進行了多方面上的多種研究。到目前為止，為了進一步提高種植牙與骨的粘連，有在種植牙的表面上生成相對大的不規(guī)則的部分的增加表面粗糙度的方法，所增加的表面粗糙度給種植牙與骨組織之間賦予更大的接觸及固著區(qū)域，從而可得到更好的機械性拘束力和強度。

如上所述，以往的(牙科用)種植牙的表面從加工面(machined surface)開發(fā)為具有不規(guī)則的表面的粗糙表面(rough surface)，今后向極大化粗糙度(roughness)的方向發(fā)展，來實現(xiàn)通過RBM、SLA、Laser處理等的表面處理來開發(fā)這種具有粗糙表面的種植牙。目前流通的具有粗糙表面的種植牙的粗糙程度為(roughness scale)微米級(micro-scale)，雖然粗糙度變得極大化，但是在均質(zhì)性方面存在沒有方向性或調(diào)節(jié)方法很受限制的問題。并且，雖然試圖在種植牙的表面附著功能性因子，但是當埋植在生體內(nèi)時，功能性因子的表達時間很短或者及時被分解，因此難以起到功能性因子的作用。

為了克服如上所述的缺點，需要開發(fā)如下的種植牙，即，需要對種植牙的表面進行改性，以使上述種植牙的表面具有微米級的粗糙度和均質(zhì)性，而且，可實現(xiàn)充分的穩(wěn)定性和種植牙的種植，并具有種植牙與骨及軟組織之間的高附著力，且可在種植牙的表面穩(wěn)定地搭載如抗生劑的藥物、骨形成促進因子、血管生成因子等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于，通過將以往的微米級的具有粗糙表面的種植牙改性為納米級種植牙，來制備可確保以往的具有粗糙表面的種植牙的均質(zhì)性，并可進行其程度的調(diào)節(jié)，而且整體上具有微米及納米級的混合表面種植牙。并且，本發(fā)明的目的在于，利用使用于表面改性的納米膠囊來賦予藥物傳遞系統(tǒng)功能。

解決問題的方案

在本發(fā)明中，僅經(jīng)過將以往的微米級的具有粗糙表面的種植牙改性為納米級種植牙的過程來對種植牙的表面進行改性，從而對于以往的具有粗糙表面的種植牙，可確保規(guī)定水平的均質(zhì)性，由此，可通過誘導參與骨形成的細胞的更快的附著(settle-down)來誘導快的創(chuàng)傷愈合、堅固的骨質(zhì)的再生，從而完成本發(fā)明。

發(fā)明的效果

通過將以往的在均質(zhì)性方面沒有方向性的粗糙表面的種植牙的表面改性為納米單位的表面來給以往的無方向性的粗糙表面種植牙賦予均質(zhì)性，從而具有使種植牙的表面從疏水性轉(zhuǎn)換為親水性，通過誘導參與骨形成的細胞的更快的附著來誘導快的創(chuàng)傷愈合、堅固的骨質(zhì)的再生的優(yōu)點。

并且，當骨形成時，可通過將具有優(yōu)秀的作為支架蛋白的功能的羥基磷灰石(HA)、磷酸三鈣(TCP)、TiO₂等的納米膠囊附著于表面來誘導既穩(wěn)定又快的骨再生?？衫寐暡ń到夥ǖ确椒▉碚{(diào)節(jié)表面的粗糙度和均質(zhì)性(homogeneity)。

一方面，可將空心納米膠囊調(diào)節(jié)成多種大小及厚度(大小為100nm～500nm，厚度為20nm～100nm)，首先，通過調(diào)節(jié)作為納米粒子的芯來使用的硅石粒子的大小來決定作為模具來使用的納米膠囊的大小?？蓪枋褂肧tober法來制備具有多種大小的硅石納米粒子。在溶膠-凝膠反應(yīng)中，溶劑的種類、催化劑的量、水的量及作為前體的正硅酸乙酯(tetraethylorthosilicate，TEOS)的量等對粒子的大小產(chǎn)生影響。首先，在反應(yīng)容器中，對無水乙醇進行定量，并溶解規(guī)定濃度的作為前體的正硅酸乙酯。之后，通過添加水對正硅酸乙酯進行水解來去除四乙醚，且水的羥基被取代而進入。此時，在堿性狀態(tài)下均勻地形成球形的納米粒子，因而在反應(yīng)過程中添加氨水。尤其，一邊通過分液漏斗一滴一滴地向溶解在無水乙醇的正硅酸乙酯溶液均勻地添加并進行攪拌，一邊細微地形成硅石前體，來制備硅石納米粒子的分散液。另一方面，通過如下的方法來制備具有單一介孔的芯-殼硅石粒子：在反應(yīng)容器中，向包含氨水等的蒸餾水中添加硅石納米粒子分散液后，放入將混合有十六烷基三甲基溴化銨(cetyltrimethylammonium bromide，CTABr)、1，3，5-三甲基苯(1,3,5-trimethylbenzene，TMB)、正癸烷(decane)的蒸餾水和乙醇以2:1的比例相混合的溶劑中并進行攪拌。一邊攪拌一邊添加硅石前體，并可通過加熱來制備硅石模型。在制備膠囊型硅石-羥基磷灰石、磷酸三鈣、TiO₂等的復合體的步驟中，將在上述步驟中所制備的硅石模型放入有機溶劑和水的混合溶液中并進行分散。向如乙二醇的有機溶劑及水的混合溶液中添加羥基磷灰石、磷酸三鈣、TiO₂等的前體物質(zhì)后，進行攪拌來使它們的前體在溶液中均勻地分散。此時，將上述前體溶液一滴一滴地向所分散的上述硅石模型滴落并強烈地進行攪拌，若開始反應(yīng)，則前體通過水解沉著在硅石模型的表面并開始進行涂敷。此時，根據(jù)前體溶液的濃度和滴落時間來決定涂敷厚度。添加并充分攪拌30分鐘以上后，利用離心分離來對所涂敷的膠囊型硅石-羥基磷灰石、磷酸三鈣、TiO₂等的復合體進行離心分離。此時，利用有機溶劑來清洗附著在其粒子的表面的雜質(zhì)并進行大氣干燥。然后，此時可通過60℃以上的熱處理干燥工序來制備溶劑和雜質(zhì)完全被去除的純膠囊型硅石復合體。之后，通過如下的方法來制備多孔性中空膠囊：使所制備的上述膠囊型硅石復合體均勻地分散在水和有機溶劑相混合的溶劑中后，使硅石在強堿性水溶液中適當?shù)谋幌♂尣⒓訙財嚢?0分鐘以上。此時，可通過存在于芯的硅石模型與所浸透的水溶液的堿性離子進行反應(yīng)并漸漸地溶出硅石，來制備芯被去除的多孔性中空膠囊?？墒鼓z囊表面的性狀不同或使用不同的原材料，并可在其中搭載多種功能性因子，從而可起到藥物傳遞系統(tǒng)的作用，根據(jù)需要，可生產(chǎn)可實現(xiàn)定制式治療的種植牙。

附圖說明

圖1圖示種植牙的表面的開發(fā)過程。

圖2示出各種性狀的空心納米膠囊的形狀。

圖3為在種植牙的表面的不規(guī)則的形狀上附著細胞的電子顯微鏡照片。

圖4為在種植牙的表面的不規(guī)則的形狀上附著細胞的電子顯微鏡照片。

圖5為示出在均質(zhì)的表面的情況下，細胞的附著快的實驗結(jié)果。

圖6為示出市場銷售中的種植牙的不規(guī)則的表面的照片。

圖7及圖8為示出市場銷售中的種植牙的很不規(guī)則的表面的照片。

圖9為SiO₂模板照片。

圖10為TiO₂納米膠囊照片。

圖11為本發(fā)明的第一次混合表面種植牙照片。

圖12至圖14為本發(fā)明的第二次混合表面種植牙照片。

圖15為SiO₂微珠照片。

具體實施方式

本發(fā)明提供如下的種植牙，即，可通過將以往的微米級的具有粗糙表面的種植牙改性為納米級種植牙，來確保以往的具有粗糙表面的種植牙的均質(zhì)性，并可進行其程度的調(diào)節(jié)，而且整體上具有微米及納米級的混合表面。

由此，可同時具有以往的具有粗糙表面的種植牙的優(yōu)點及具有經(jīng)均質(zhì)化的表面的種植牙的優(yōu)點，僅經(jīng)過對以往的種植牙進行表面改性的過程，從而可制備具有經(jīng)均質(zhì)化的表面的種植牙，可方便制備具有混合表面的種植牙。

本發(fā)明還提供附著有搭載利用使用于表面改性的納米膠囊來呈現(xiàn)藥物傳遞系統(tǒng)功能的功能性因子的納米膠囊的形態(tài)的種植牙。

以下，更詳細地說明本發(fā)明。

本發(fā)明涉及具有混合表面的種植牙的制備方法，包括：步驟(a)，利用聲波降解法對種植牙固定體的表面進行處理，并用溶劑清洗；步驟(b1)，制備SiO₂微珠，將上述SiO₂微珠作為模板來制備納米膠囊，在SiO₂模板上涂敷生體親和性材料，并去除SiO₂微珠來制備空心納米膠囊；或者步驟(b2)，使用生體親和性材料來制備納米微珠；以及步驟(c)，將在步驟(b1)中所制備的空心膠囊或在步驟(b2)中所制備的微珠浸漬(dipping)于在步驟(a)中所制備的種植牙固定體并進行攪拌，或者通過離心分離方法將在步驟(b1)中所制備的上述空心膠囊或在步驟(b2)中所制備的上述微珠附著于在步驟(a)中所制備的上述種植牙固定體來制備第一混合表面種植牙。

在本發(fā)明的一方面中，還可包括在步驟(b1)中將功能性因子裝入空心膠囊內(nèi)的步驟。

在本發(fā)明的一方面中，在通過上述制備方法來制備的種植牙的情況下，納米膠囊與表面相結(jié)合，從而呈現(xiàn)整體上改性為均質(zhì)的形態(tài)的表面的效果。

在本發(fā)明的一方面中，在步驟(b1)或步驟(b2)中，生體親和性材料可選自如下的組中：選自由TiO₂、Ti₃O、Ti₂O、Ti₃O₂、TiO、Ti₂O₃、Ti₃O₅及鈦酸四丁酯組成的組中的鈦氧化物；磷酸三鈣、磷酸鈣；選自由羥基磷灰石、硅及鎂被取代的羥基磷灰石組成的組中的磷灰石；硫酸鈣；二氧化鋯；二氧化硅；以及它們的復合物，更具體地，上述生體親和性材料可選自由TiO2、羥基磷灰石及磷酸三鈣組成的組中。

在本發(fā)明的一方面中，在步驟(b1)中，SiO₂納米膠囊的直徑可為500nm以上且1μm以下，更具體地，上述SiO₂納米膠囊的直徑可為500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1μm。

在本發(fā)明的一方面中，上述功能性因子可選自由具有使骨形成促進、抗菌、抗炎癥及酸性(acidity)增大的功能的因子、生長激素、細胞分化誘導劑、骨細胞形成因子及血管生成因子(angiogenic factor)組成的組中。

在本發(fā)明的一方面中，可使用選自由浸漬、離心分離及聲波降解法組成的組中的一種以上的方法將功能性因子裝入(loading)空心膠囊內(nèi)。

在本發(fā)明的再一方面中，提供通過上述方法來制備的具有混合表面的種植牙。

在本發(fā)明的另一方面中，本發(fā)明的特征在于，上述種植牙為牙科用種植牙。

本發(fā)明的納米膠囊可通過如下過程來制備。

(1)硅石納米粒子分散液的制備

可使用Stober方法來制備具有多種大小的硅石納米粒子。在溶膠-凝膠反應(yīng)中，溶劑的種類、催化劑的量、水的量及作為前體的正硅酸乙酯的量等對粒子的大小產(chǎn)生影響。向反應(yīng)容器放入乙醇及水后添加催化劑并進行攪拌。然后，通過添加硅石前體進行攪拌并反應(yīng)來制備硅石納米粒子分散液。

(2)具有單一介孔的芯-殼硅石粒子的制備

在反應(yīng)容器中，向包含氨水等的蒸餾水中添加硅石納米粒子分散液后，進行攪拌來制備溶液A，攪拌后將表面活性劑溶液添加上述溶液A中并進行攪拌。一邊攪拌一邊添加硅石前體，并可通過加熱來制備硅石模型。

(3)膠囊型硅石-二氧化鈦復合體的制備

將在上述步驟中所制備的硅石模型放入有機溶液和水的很合溶液并進行分散?？上蛉缫叶嫉娜軇┲刑砑逾佀崴亩□サ群筮M行攪拌來制備TiO₂前體。在所分散的上述硅石模型添加上述TiO₂前體后，攪拌后利用有機溶劑來進行清洗及干燥。然后，可通過加熱處理來制備形成金屬或金屬氧化物層的膠囊型硅石復合體。

(4)多孔性中空膠囊的制備

使所制備的上述膠囊型硅石復合體分散在有機溶劑中后，可通過適當?shù)剡M行反應(yīng)并去除硅石模型來制備多孔性中空膠囊。

以下，通過本發(fā)明的實施例及制備例來更詳細地說明本發(fā)明，但本發(fā)明的范圍并不局限于以下所提出的實施例。

實施例1.具有混合表面的種植牙固定體的制備

(1)制備大小為100nm以上且1μm以下的SiO₂微珠。通過如下過程來制備SiO₂納米膠囊。

1)硅石納米粒子分散液的制備

使用Stober方法來制備具有多種大小的硅石納米粒子。在溶膠-凝膠反應(yīng)中，溶劑的種類、催化劑的量、水的量及作為前體的正硅酸乙酯的量等對粒子的大小產(chǎn)生影響。更具體的制備過程如下：

向反應(yīng)容器中添加1000mL的乙醇及10mL的三重蒸餾水后，添加作為催化劑的28wt％的1mol的氨水，并在常溫條件下攪拌1小時。然后，添加作為硅石前體的0.14mol的正硅酸乙酯，通過在常溫條件下攪拌3小時并進行反應(yīng)來制備硅石納米粒子分散液。生成的硅石粒子(particles)的直徑為約500nm(參照圖1)。

2)具有單一介孔的芯-殼硅石粒子的制備

在反應(yīng)容器中，向包含氨水(28wt％，0.1mL)等的20mL的蒸餾水中添加在步驟1)中所制備的10mL的硅石納米粒子分散液后，攪拌30分鐘來制備溶液A。然后，在室溫條件下將十六烷基三甲基溴化銨:1，3，5-三甲基苯:正癸烷:蒸餾水:乙醇的摩爾比為1:1:1:113.99:17.77的6.24mL的表面活性劑溶液攪拌30分鐘后向上述溶液A中添加并在室溫條件下攪拌30分鐘。然后，一邊攪拌一邊添加0.43mL的正硅酸乙酯并攪拌10分鐘。結(jié)束攪拌后，在設(shè)定為70℃的烘箱中進行水熱反應(yīng)15分鐘。利用離心分離機來回收所制備的試樣，在70℃的溫度下干燥后，利用管式爐(tube furnace)進行吹氧并使溫度從室溫逐漸升溫1小時40分鐘至500℃，在500℃的溫度下維持5小時后，再降溫至室溫來去除有機物。

3)膠囊型硅石-二氧化鈦復合體的制備

將在上述步驟2)中所制備的0.1g的硅石模型放入50mL的丙酮和0.1mL的三重蒸餾水的混合溶液中并利用超聲儀來進行分散。向60mL的乙二醇添加0.4mL的鈦酸四丁酯后攪拌12小時來制備TiO₂前體。向所分散的上述硅石模型添加10mL的上述TiO₂前體后，攪拌3小時后利用乙醇進行清洗并在70℃的溫度下干燥12小時。然后，在450℃的溫度下利用管式爐吹氧5小時并進行熱處理來制備形成金屬或金屬氧化物層的囊型硅石復合體。上述氧化物層的厚度為25nm。

4)多孔性中空膠囊的制備

使所制備的0.1g的上述膠囊型硅石復合體分散在3mL的乙醇中后，放入1M的5mL的NaOH水溶液中并在70℃的反應(yīng)烘箱中反應(yīng)3至5小時來去除上述硅石模型，從而制備多孔性中空膠囊。利用離心分離來分離所制備的上述多孔性中空膠囊，利用乙醇清洗后在70℃的溫度下干燥12小時。

(2)將各單位直徑的SiO₂微珠作為模板來使用并將TiO₂、羥基磷灰石或磷酸三鈣涂敷于SiO₂微珠模板，通過去除(溶解)SiO₂微珠模板來制備TiO₂、羥基磷灰石或磷酸三鈣空心膠囊(hollow capsule)。在制備膠囊型硅石-二氧化鈦復合體的步驟中，將在上述步驟中所制備的硅石模型放入有機溶劑和水的混合溶液中并進行分散。向如乙二醇的有機溶劑及水的混合溶液中添加二氧化鈦前體后，進行攪拌來使它們的前體在溶液中均勻地分散。此時，將上述前體溶液一滴一滴地向所分散的上述硅石模型滴落并強烈地進行攪拌，若開始反應(yīng)，則前體通過水解沉著在硅石模型的表面并開始進行涂敷。此時，根據(jù)前體溶液的濃度和滴落時間來決定涂敷厚度。添加并充分攪拌30分鐘以上后，利用離心分離來對所涂敷的膠囊型硅石-二氧化鈦復合體進行離心分離。此時，利用有機溶劑來清洗附著在其粒子的表面的雜質(zhì)并進行大氣干燥。然后，此時可通過60℃以上的熱處理干燥工序來制備溶劑和雜質(zhì)完全被去除的純膠囊型硅石復合體。之后，通過如下的方法來制備多孔性中空膠囊：使所制備的上述膠囊型硅石復合體均勻地分散在水和有機溶劑相混合的溶劑中后，使硅石在強堿性水溶液中適當?shù)谋幌♂尣⒓訙財嚢?0分鐘以上。此時，可通過存在于芯的硅石模型與所浸透的水溶液的堿性離子進行反應(yīng)并漸漸地溶出硅石，來制備芯被去除的多孔性中空膠囊。

(3)利用聲波降解法對種植牙(奧齒泰公司，RBM型、SLA型或Laser型)固定體的表面進行處理5至10分鐘后，并用溶劑清洗。清洗后進行硅烷化處理并進行干燥。

(4)向通過上述步驟(3)來制備的種植牙固定體放入通過步驟(1)及步驟(b2)來制備的硅石納米膠囊及空心納米膠囊并進行浸漬及攪拌，或者通過離心分離來附著。之后，利用聲波降解法使以超過量(excess ramnant)及輕度結(jié)合相結(jié)合的納米膠囊及空心納米膠囊脫落來去除。由此，制備具有第一混合表面的種植牙，即，制備具有納米及微米級的混合表面的種植牙。

(5)通過上述步驟(2)來制備的空心納米膠囊作為非是封閉式膠囊的具有多種大小的不規(guī)則的氣孔(pore)的球形膠囊，具有膠囊直徑的1/100～1/10的氣孔大小。

(6)附著于通過上述步驟(4)來制備的具有第一混合表面的種植牙的空心納米膠囊具有大小為20nm以上且100nm以下的氣孔，可通過浸漬、離心分離、聲波降解法等方法將參與骨形成粗心的肽、增大如功能性因子(如檸檬酸、抗壞血酸、抗生劑、抗菌劑、抗炎癥劑等的藥物)的酸性的因子裝入空心納米膠囊內(nèi)。由此，可制備具有搭載漫漫釋放功能性因子的藥物傳遞系統(tǒng)功能的混合表面的種植牙(具有第二很合表面的種植牙，即，具有搭載藥物傳遞系統(tǒng)功能的混合表面的種植牙)。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的種植牙可通過誘導參與骨形成的細胞的更快的附著來誘導快的創(chuàng)傷愈合、堅固的骨質(zhì)的再生，并可通過搭載納米膠囊來執(zhí)行藥物傳遞系統(tǒng)的功能，從而本發(fā)明的種植牙在產(chǎn)業(yè)上非常有用。