本發(fā)明屬于生物醫(yī)藥材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種蠶絲蛋白種植牙及其制備方法。

背景技術(shù)：

種植牙也稱為人類的第三副牙齒，是一種以植入骨組織內(nèi)的下部結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)來支持、固位上部牙修復(fù)體的缺牙修復(fù)方式。它包括下部的支持種植體和上部的牙修復(fù)體兩部分。采用人工材料(如金屬、陶瓷等)制成種植體(一般類似牙根形態(tài))，經(jīng)手術(shù)方法植入組織內(nèi)(通常是上下頜)并獲得骨組織牢固的固位支持，通過特殊的裝置和方式連接支持上部的牙修復(fù)體。種植牙可以獲得與天然牙功能、結(jié)構(gòu)以及美觀效果十分相似的修復(fù)效果，已經(jīng)成為越來越多缺牙患者的首選修復(fù)方式。

鈦及鈦合金目前應(yīng)用較為廣泛，具有良好的生物相容性，但無生物活性。為了提高鈦合金的生物活性，須在其表面制備羥基磷灰石等生物活性涂層。烤瓷牙是一種在真空條件下，通過高溫將陶瓷粉熔融并結(jié)合到經(jīng)過特殊處理過的金屬表面上而制作成的修復(fù)體，從結(jié)構(gòu)上分內(nèi)冠和釉面瓷層，從質(zhì)地上分為金屬內(nèi)冠、和全瓷內(nèi)冠烤瓷。由于烤瓷牙冠邊緣的不密合，會容易導(dǎo)致牙齦的炎癥，長期發(fā)炎還會導(dǎo)致牙周疾病的發(fā)生。樹脂修復(fù)是指因齲齒、楔狀缺損、外傷等造成牙體組織缺損者，使用復(fù)合樹脂材料進(jìn)行修補，以恢復(fù)其外形和功能。如今，牙修復(fù)粘接技術(shù)和復(fù)合樹脂材料已能夠達(dá)到牢固美觀的臨床使用要求，但在樹脂強度和人體組織兼容性方面仍需進(jìn)一步提高。

蠶絲是熟蠶結(jié)繭時分泌液凝固而成的連續(xù)長纖維，蠶絲蛋白是從蠶絲中提取的天然高分子纖維蛋白，含量約占蠶絲的70％～80％，含有18種氨基酸。蠶絲蛋白本身具有良好的機(jī)械性能和理化性質(zhì)，并且與人體有極好的生物相容性，蠶絲蛋白材料在人體降解之后是氨基酸和多肽，對人體無毒害作用，所以蠶絲蛋白被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于以上情況，本發(fā)明的目的在于提供一種蠶絲蛋白種植牙及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中種植牙強度不夠、和人體組織兼容性較低的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種蠶絲蛋白種植牙的制備方法，所述制備方法包括：

制備蠶絲蛋白溶液；

通過冷凍干燥工藝將所述蠶絲蛋白溶液轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水蠶絲蛋白；

將所述無水蠶絲蛋白溶解于六氟異丙醇或者水中，獲得蠶絲蛋白的六氟異丙醇溶液或者蠶絲蛋白的水溶液；

將所述蠶絲蛋白的六氟異丙醇溶液或者蠶絲蛋白的水溶液注入模具中，通過甲醇處理和風(fēng)干工藝制成蠶絲蛋白棒材；

將所述蠶絲蛋白棒材切削成種植牙。

優(yōu)選地，所述制備蠶絲蛋白溶液的方法為：

1)將蠶繭置于碳酸鈉溶液中加熱，進(jìn)行脫膠，形成蠶絲；

2)將所述蠶絲置于超純水中洗滌，重復(fù)數(shù)次，進(jìn)行干燥；

3)將干燥后的所述蠶絲浸沒于溴化鋰溶液中并充分混合，保溫一定時間，得到蠶絲蛋白與溴化鋰的混合溶液；

5)將所述蠶絲蛋白與溴化鋰的混合溶液裝入透析袋中，置于超純水中透析；

5)透析后，將所述透析袋中的溶液進(jìn)行離心分離，收集上層清液，最終得到所需的蠶絲蛋白溶液。

優(yōu)選地，所述步驟1)中，碳酸鈉溶液的濃度為0～100g/L，蠶繭質(zhì)量和碳酸鈉溶液體積比為10：(1～100)g/L。

優(yōu)選地，所述步驟1)中，加熱方式為電爐加熱或高壓鍋加熱，加熱溫度為50～120℃，加熱壓強為0.5～1MPa，加熱時間為1s～1000h。

優(yōu)選地，所述步驟2)中，洗滌方式為攪拌洗滌或靜置浸泡，其中，攪拌洗滌的攪拌方式為機(jī)械攪拌或磁力攪拌，磁力攪拌速度為1～2000r/min；單次洗滌過程中，蠶絲和水質(zhì)量比為1：(10～1000)，時間為1s～200h，每次洗滌后取出蠶絲并擠干，洗滌重復(fù)次數(shù)為1～50次。

優(yōu)選地，所述步驟2)中，進(jìn)行干燥的方式為自然風(fēng)干或加熱通風(fēng)干燥，其中，加熱通風(fēng)干燥的加熱溫度為40～100℃，干燥時間為0.1～100h。

優(yōu)選地，所述步驟3)中，溴化鋰溶液濃度為0.01～2g/mL，干燥的蠶絲質(zhì)量和溴化鋰溶液體積比為(1～100)：100g/mL。

優(yōu)選地，所述步驟3)中，保溫溫度為20～100℃，保溫時間為0.1～100h。

優(yōu)選地，所述步驟4)中，透析袋規(guī)格為10～10000000Da，透析方式為靜置透析或磁力攪拌透析，其中，磁力攪拌透析的攪拌速度為1～2000r/min，透析過程中換水的時間間隔為0.1～100h，每次所換超純水的體積為1mL～1000L。

優(yōu)選地，所述步驟5)中，離心分離的轉(zhuǎn)速為1～40000r/min，時間為1s～10h，離心時 的溫度為-3～10℃。

優(yōu)選地，所述冷凍干燥工藝的過程包括：將所述蠶絲蛋白溶液先在-80～0℃的環(huán)境中冷凍，然后在冷凍干燥機(jī)中真空冷凍處理1～500小時，所述冷凍干燥機(jī)的真空壓強為0.001～1mBar，溫度為-80～0℃。

優(yōu)選地，在形成無水蠶絲蛋白和蠶絲蛋白的六氟異丙醇溶液的步驟之間，還包括對所述無水蠶絲蛋白進(jìn)行固相增強顆粒摻雜的步驟，其中，摻雜的所述固相增強顆粒為陶瓷粉末、金屬粉末或者聚合物粉末，所述固相增強顆粒與無水蠶絲蛋白的質(zhì)量比為1:100～100:1，所述無水蠶絲蛋白和固相增強顆?；旌戏勰┑目傎|(zhì)量與六氟異丙醇的質(zhì)量比為1:(1～10)，溶解溫度范圍為5℃～50℃。

優(yōu)選地，所述無水蠶絲蛋白和六氟異丙醇質(zhì)量比為1：(1～10)，溫度范圍為5℃～50℃。

優(yōu)選地，溶解所述無水蠶絲蛋白時，所述無水蠶絲蛋白和水質(zhì)量比為1：(1～10)，溫度范圍為5℃～50℃。優(yōu)選地，將含有蠶絲蛋白的六氟異丙醇溶液或者蠶絲蛋白的水溶液的模具浸沒于液態(tài)甲醇中，并每隔1～50小時更換一次甲醇溶液，換液次數(shù)包括1～50次；然后將蠶絲蛋白固體從模具中取出并繼續(xù)使用甲醇浸泡，并每隔1～50小時更換一次甲醇溶液，換液次數(shù)包括1～50次。

優(yōu)選地，所述風(fēng)干工藝是在通風(fēng)環(huán)境下使蠶絲蛋白中的甲醇揮發(fā)并風(fēng)干，通風(fēng)環(huán)境溫度為10～50℃，處理時間為1天～200天。

優(yōu)選地，所述種植牙為含有牙根的種植牙或不含牙根的種植牙，所述含有牙根的種植牙直接塞入患者牙床內(nèi)部，所述不含牙根的種植牙通過金屬牙釘與患者面部骨骼結(jié)合。

優(yōu)選地，制備形成所述種植牙后，在所述種植牙上粘接金屬或陶瓷牙冠。

本發(fā)明還公開一種蠶絲蛋白種植牙，由上述方法制備獲得。

如上所述，本發(fā)明的一種蠶絲蛋白種植牙及其制備方法，具有以下有益效果：

1、蠶絲蛋白是一種人體親和性好、無免疫排斥反應(yīng)的生物材料，在人體組織具有良好的兼容性，對人體無毒害作用。

2、通過控制蠶絲蛋白溶液制備參數(shù)、干燥固化參數(shù)和對蠶絲蛋白棒材進(jìn)行后處理，可以控制蠶絲蛋白種植牙的力學(xué)性能，獲得與人體骨骼力學(xué)參數(shù)、牙齒咬合匹配的優(yōu)良性能種植牙。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備方法的工藝流程圖。

圖2～圖7為本發(fā)明制備蠶絲蛋白種植牙的結(jié)構(gòu)流程圖。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

請參閱附圖。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。

實施例一

如圖1所示，本發(fā)明提供一種蠶絲蛋白基膠囊的制備方法，具體制備步驟為：

首先執(zhí)行步驟S1，制備蠶絲蛋白溶液。

制備所述蠶絲蛋白微針的具體方法為：

1)將蠶繭置于碳酸鈉溶液中加熱，進(jìn)行脫膠，形成蠶絲。

作為示例，所述碳酸鈉溶液的濃度為0～100g/L，加入的蠶繭質(zhì)量和碳酸鈉溶液體積比為10：(1～100)g/L。加熱方式為電爐加熱或高壓鍋加熱，加熱溫度為50～120℃，加熱時間為1s～1000h。通過調(diào)節(jié)脫膠過程的工藝參數(shù)，可以控制蠶絲蛋白的分子量。

2)將所述蠶絲置于超純水中洗滌，重復(fù)數(shù)次，進(jìn)行干燥。

作為示例，本步驟所述洗滌可以是攪拌洗滌或者靜置浸泡。其中，攪拌洗滌可以是機(jī)械攪拌或磁力攪拌。若采用磁力攪拌，則磁力攪拌速度為1r/min～2000r/min。單次洗滌過程中，蠶絲和水質(zhì)量比為1：(10～1000)，時間為1s～200h，每次洗滌后取出蠶絲并擠干，洗滌重復(fù)次數(shù)為1～50次。干燥的方式為自然風(fēng)干或加熱通風(fēng)干燥，其中，加熱通風(fēng)干燥的加熱溫度為40～100℃，干燥時間為0.1～100h。

3)將干燥后的所述蠶絲浸沒于溴化鋰溶液中，保溫一定時間，得到蠶絲蛋白與溴化鋰的混合溶液。

作為示例，所述溴化鋰溶液的濃度為0.01～2g/mL，干燥的蠶絲質(zhì)量和溴化鋰溶液體積為(1～100)：100g/mL，保溫溫度為溫度為20～100℃，保溫時間為0.1～100h。

4)將所述蠶絲蛋白與溴化鋰的混合溶液裝入透析袋中，置于超純水中透析。

作為示例，所述透析袋規(guī)格為10～10000000Da(道爾頓)，透析方式為靜置透析或磁力攪 拌透析，其中，磁力攪拌透析的攪拌速度為1～2000r/min，透析過程中換所述超純水的時間間隔為0.1～100h，每次所換超純水的體積為1mL～1000L。

5)透析后，將所述透析袋中的溶液進(jìn)行離心分離，收集上層清液，最終得到所需的蠶絲蛋白溶液。

作為示例，所述離心分離的轉(zhuǎn)速為1r/min～40000r/min，時間為1s～10h，離心時的溫度為-3℃～10℃。

然后制備步驟S2，通過冷凍干燥工藝將所述蠶絲蛋白溶液轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水蠶絲蛋白。

具體為：將所述蠶絲蛋白溶液先在-80～0℃的環(huán)境中冷凍，然后在冷凍干燥機(jī)中真空冷凍處理1～500小時，所述冷凍干燥機(jī)的真空壓強為0.001～1mBar，溫度為-80～0℃。

在本步驟之后中，作為可選的方案，還可以在所述無水蠶絲蛋白中摻雜固相增強顆粒，使所述固相增強顆粒和無水蠶絲蛋白混合，以進(jìn)一步調(diào)節(jié)蠶絲蛋白種植牙的硬度和其它力學(xué)性能。其中，摻雜的所述固相增強顆粒為陶瓷粉末、金屬粉末或者聚合物粉末，所述固相增強顆粒與無水蠶絲蛋白的質(zhì)量比為1:100～100:1。接著執(zhí)行步驟S3，將所述無水蠶絲蛋白溶解于六氟異丙醇或者水中，獲得蠶絲蛋白的六氟異丙醇溶液或者蠶絲蛋白的水溶液。

本步驟中，所述無水蠶絲蛋白和六氟異丙醇質(zhì)量比為1：(1～10)，溶解的溫度范圍為5℃～50℃。

若添加固體增強顆粒，則所述無水蠶絲蛋白和固相增強顆?；旌戏勰┑目傎|(zhì)量與六氟異丙醇的質(zhì)量比為1:(1～10)，溶解溫度范圍為5℃～50℃。

若溶解在水中，則溶解所述無水蠶絲蛋白時，所述無水蠶絲蛋白和水質(zhì)量比為1：(1～10)，溫度范圍為5℃～50℃。

接著執(zhí)行步驟S4，將所述蠶絲蛋白的六氟異丙醇溶液或者蠶絲蛋白的水溶液注入模具中，通過甲醇處理和風(fēng)干工藝制成蠶絲蛋白棒材。

具體地，所述甲醇處理的過程為：將含有蠶絲蛋白的六氟異丙醇溶液或者蠶絲蛋白的水溶液的模具浸沒于液態(tài)甲醇中，并每隔1～50小時更換一次甲醇溶液，換液次數(shù)包括1～50次；然后將蠶絲蛋白固體從模具中取出并繼續(xù)使用甲醇浸泡，并每隔1～50小時更換一次甲醇溶液，換液次數(shù)包括1～50次。通過甲醇處理，將六氟異丙醇或者水置換出來。

所述風(fēng)干工藝是在通風(fēng)環(huán)境下使蠶絲蛋白中的甲醇揮發(fā)并風(fēng)干，通風(fēng)環(huán)境溫度為10～50℃，處理時間為1天～200天。

最后執(zhí)行步驟S5，將所述蠶絲蛋白棒材切削成種植牙。

根據(jù)具體的牙修復(fù)臨床要求，將所述蠶絲蛋白棒材切削成種植牙。所述種植牙為含有牙根的種植牙或不含牙根的種植牙，所述含有牙根的種植牙直接塞入患者牙床內(nèi)部，所述不含 牙根的種植牙通過金屬牙釘與患者面部骨骼結(jié)合。

作為可選方案，制備形成所述種植牙后，在對蠶絲蛋白種植牙的表面硬度作特殊要求的情況下制備相應(yīng)的金屬或陶瓷牙冠，并通過粘固劑粘結(jié)在所述蠶絲蛋白種植牙上。

實施例二

本實施例制備的是蠶絲蛋白種植牙。

如圖2～圖7所示，1為蠶絲蛋白溶液，2為無水蠶絲蛋白，3為蠶絲蛋白的六氟異丙醇溶液，4為蠶絲蛋白棒材，5為蠶絲蛋白種植牙體，6為包含陶瓷牙冠的蠶絲蛋白種植牙。具體的實施步驟包括：

首先執(zhí)行步驟S1：如圖2所示，制備蠶絲蛋白溶液1。

具體的，在本實施例中，首先，每份10g蠶繭剪碎置于4L濃度為2g/L的碳酸鈉溶液中，用電爐加熱沸騰并磁力攪拌，轉(zhuǎn)速為200r/min，加熱時間為0.5h。

然后，將每份煮過的蠶絲置于2L超純水中攪拌洗滌捏干，重復(fù)6次，再進(jìn)行干燥，攪拌速度為200r/min，攪拌時間20min，每次所換超純水的體積為2L，干燥方式為25℃、常壓(0.1MPa)下干燥。

接著，將干燥的蠶絲浸沒于濃度為0.98g/mL的溴化鋰溶液中，溴化鋰溶液的體積與干燥后蠶絲的關(guān)系為4mL:1g，在60℃保溫4h，得到蠶絲蛋白與溴化鋰的混合溶液。

接著，將蠶絲蛋白與溴化鋰的混合溶液裝入截留分子量為3500Da透析袋中，置于4L超純水中透析，間隔0.5h換一次超純水，每次換水體積4L，透析總共48h。

最后，透析過的蠶絲蛋白溶液在4℃下離心分離，轉(zhuǎn)速12000r/min，離心時間30min，收集上層清液，最終得到所需的蠶絲蛋白溶液1。

然后執(zhí)行步驟S2，如圖3所示，通過冷凍干燥工藝將所述蠶絲蛋白溶液1轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水蠶絲蛋白2。

具體的，本實施例中，將獲得的蠶絲蛋白溶液1先在-20℃環(huán)境下預(yù)冷凍24小時，在-80℃溫度、0.001mBar真空環(huán)境下處理120小時獲得無水蠶絲蛋白2。

接著執(zhí)行步驟S3，如圖4所示，將所述無水蠶絲蛋白2溶解于六氟異丙醇中，獲得蠶絲蛋白的六氟異丙醇溶液3。

本實施例中，將獲得的無水蠶絲蛋白2按質(zhì)量比1:3溶解于六氟異丙醇(HFIP)，并靜置24小時獲得濃度為25％的蠶絲蛋白六氟異丙醇溶液3。

接著執(zhí)行步驟S4，如圖5所示，將所述蠶絲蛋白的六氟異丙醇溶液3注入模具中，通過甲醇處理和風(fēng)干工藝制成蠶絲蛋白棒材4。

本實施例中，將蠶絲蛋白的六氟異丙醇溶液注入特定的模具中，并置于液態(tài)甲醇中，并每隔24小時更換一次甲醇溶液，換液次數(shù)為5次獲得蠶絲蛋白固體，再將蠶絲蛋白固體從模具中取出并繼續(xù)使用甲醇浸泡，并每隔24小時更換一次甲醇溶液，更換5次，然后在通風(fēng)柜中靜置60天使其風(fēng)干并切削獲得蠶絲蛋白棒材4。

接著執(zhí)行步驟S5，如圖6所示，根據(jù)具體的牙修復(fù)臨床要求，將所述蠶絲蛋白棒材切削成種植牙5。

本實施例中，如圖7所示，使用陶瓷等制成牙冠，用粘固劑粘著在蠶絲蛋白種植牙體上，獲得包含陶瓷牙冠的蠶絲蛋白種植牙6。

實施例三

本實施例與實施例一的區(qū)別是，本實施例的步驟S2中，在形成無水蠶絲蛋白后，在所述無水蠶絲蛋白中加入二氧化鋯陶瓷粉，形成無水蠶絲蛋白與固相增強顆?；旌戏勰?。

接著，將無水蠶絲蛋白與固相增強顆粒混合粉末溶于六氟異丙醇。最后形成的蠶絲蛋白棒材為蠶絲蛋白與固相增強顆粒復(fù)合材料棒材。

綜上所述，本發(fā)明提供一種蠶絲蛋白種植牙及其制備方法，包括如下步驟：首先制備蠶絲蛋白溶液；然后通過冷凍干燥工藝將所述蠶絲蛋白溶液轉(zhuǎn)變?yōu)闊o水蠶絲蛋白；接著將所述無水蠶絲蛋白溶解于六氟異丙醇中，獲得蠶絲蛋白的六氟異丙醇溶液；接著將所述蠶絲蛋白的六氟異丙醇溶液注入模具中，通過甲醇處理和風(fēng)干工藝制成蠶絲蛋白棒材；再將所述蠶絲蛋白棒材切削成種植牙，還可以在種植牙表面粘接高硬度牙冠。通過控制蠶絲蛋白溶液制備參數(shù)、干燥固化等參數(shù)以及摻雜固相增強顆粒，可以控制蠶絲蛋白種植牙的力學(xué)性能，獲得與人體骨骼力學(xué)參數(shù)、牙齒咬合匹配的優(yōu)良性能種植牙。

所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。