本發(fā)明涉及一種人工牙的制備方法，具體是一種三維多孔道骨組織工程支架材料人工牙的制備方法，屬于牙科醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
骨組織工程是利用細(xì)胞生物學(xué)和工程學(xué)原理來(lái)研究開發(fā)修復(fù)和改善損傷骨組織形態(tài)和功能的生物替代物的一門科學(xué)。骨組織工程的三大要素包括種子細(xì)胞、支架材料和生長(zhǎng)因子，其中支架材料一方面作為種子細(xì)胞和生長(zhǎng)因子的載體將其運(yùn)送至缺損部位，另一方面還給新骨生長(zhǎng)提供支撐的作用，因此支架材料是骨組織工程的關(guān)鍵。理想的骨組織工程支架材料具有以下特點(diǎn)：良好的生物相容性、細(xì)胞親和性和骨傳導(dǎo)性；具有三維立體多孔結(jié)構(gòu)，孔隙率大小利于細(xì)胞黏附增殖和血管長(zhǎng)入；良好的生物力學(xué)性能，利于塑形等。
基于骨組織工程支架材料的上述特點(diǎn)與人工牙所需具備的特性具有高度一致性，因此我們希望能開發(fā)一種骨組織工程支架材料，將其引入牙科醫(yī)用材料領(lǐng)域，用于制備一種新型材料的人工牙。
天然骨是由60%的羥基磷灰石（ha）、10%的水和30%的膠原蛋白構(gòu)成的，在眾多的生物材料中只有納米羥基磷灰石（nha）的形貌、成份晶形和晶度與天然骨中羥基磷灰石的非常相似，而羥基磷灰石晶須是一種以同樣方法合成的亞納米羥基磷灰石，只是合成的時(shí)間多一點(diǎn)，生長(zhǎng)長(zhǎng)一點(diǎn)，兩者的化學(xué)結(jié)構(gòu)完全一樣，因此羥基磷灰石晶須是一種理想的骨組織工程支架材料。
晶須是一種以單晶形式生長(zhǎng)成的針狀微晶體，其強(qiáng)度接近于完整晶體的理論值。對(duì)于同一物質(zhì)，晶須的力學(xué)強(qiáng)度要比多晶大1000倍，而且晶須能像纖維一樣依靠橋接、裂紋偏轉(zhuǎn)和撥出效應(yīng)吸收能量。由于晶須的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其他短切纖維，因此其主要用作復(fù)合材料的增強(qiáng)體，用于制造高強(qiáng)度復(fù)合材料。經(jīng)羥基磷灰石晶須增強(qiáng)后的生物陶瓷，不論是普通生物陶瓷還是多孔生物陶瓷，其強(qiáng)度都能增加40%，而且晶須復(fù)合體在普通x光下可以顯影，便于臨床觀察。晶須的制備方法有高溫高壓合成法和水熱合成法等，對(duì)于羥基磷灰石晶須來(lái)說(shuō)，高溫高壓合成法設(shè)備復(fù)雜價(jià)格昂貴，制備成本高，且高溫高壓會(huì)使羥基磷灰石失去生物活性羥基，因此更適于采用水熱合成法來(lái)制備。水熱合成法設(shè)備簡(jiǎn)單造價(jià)低廉，產(chǎn)量大，而且采用水熱合成法制備的羥基磷灰石晶須能保持生物活性，沒(méi)有毒性，可充分發(fā)揮磷酸鈣鹽、單晶體和纖維的綜合優(yōu)勢(shì)。2013年昆明理工大學(xué)陳慶華教授發(fā)明一種水熱均相沉淀法，能夠制備出長(zhǎng)度達(dá)800甚至1500μm長(zhǎng)的晶須，長(zhǎng)徑比為100～500，甚至達(dá)700。其制備方法簡(jiǎn)單，產(chǎn)量高，長(zhǎng)徑比更好，而且價(jià)格低廉。利用漂浮法可以篩選分成100～400μm的短晶須和500～800μm的長(zhǎng)晶須以及800～1500μm的特長(zhǎng)晶須。
聚醚醚酮（peek）是一種具有高強(qiáng)度、高斷裂韌性的塑料，其耐疲勞性可與合金媲美。醫(yī)用級(jí)peek具有很好的生物相容性、無(wú)細(xì)胞毒性、無(wú)誘變性、無(wú)致癌性，不引起過(guò)敏，還具有極強(qiáng)的耐腐蝕、耐水解和耐化學(xué)性，而且其具有良好的機(jī)械性能，是目前研究得較為廣泛的人工骨材料之一。peek和羥基磷灰石晶須做成的復(fù)合材料，長(zhǎng)或特長(zhǎng)晶須經(jīng)peek膠合成立體晶須網(wǎng)層，其力學(xué)性能不亞于皮質(zhì)骨。唯一能溶解peek的溶劑是濃硫酸，丙酮能讓peek表面韌性降低，在丙酮的作下進(jìn)行peek表面大顆粒噴砂，再用濃硫酸進(jìn)行表面處理，可以在表面形成喇叭狀凹凸不平表面。
d型聚乳酸（pla）是一種新型生物降解材料，其具有優(yōu)良的生物相容性、生物可降解性和較好的力學(xué)性能，美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局fda批準(zhǔn)用于醫(yī)用手術(shù)縫合線等，聚乳酸與羥基磷灰石復(fù)合后可形成一種三維多孔復(fù)合材料，骨細(xì)胞可以進(jìn)入到三維孔隙或溝槽中，因此其具有良好的生物降解性和骨誘導(dǎo)性的雙重優(yōu)點(diǎn)。l型左旋聚乳酸（plla）的熔點(diǎn)比d型聚乳酸高，達(dá)到175～185℃，而l型左旋聚乳酸的降解速度比d型聚乳酸慢。將左旋聚乳酸與納米羥基磷灰石復(fù)合后形成的三維多孔復(fù)合材料還具有生物降解性和骨誘導(dǎo)性，可作為優(yōu)良的支架材料，是組織工程研究的重點(diǎn)。
因此，我們以羥基磷灰石、聚醚醚酮、左旋聚乳酸為主要原料來(lái)合成一種具有高強(qiáng)度和高生物活性的骨組織工程支架材料，用于制備一種新型材料的人工牙。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種三維多孔道骨組織工程支架材料人工牙的制備方法，用于制備一種各方面性能更優(yōu)秀的人工牙。
本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
一種三維多孔道骨組織工程支架材料人工牙的制備方法，包括以下步驟：
（1）、聚醚醚酮懸浮液的配制
取醫(yī)用級(jí)聚醚醚酮粉劑與甘油和乙醇混合，甘油作為分散劑，乙醇作為溶劑，按10g聚醚醚酮配45ml甘油和45ml乙醇的配比混合成10%的聚醚醚酮混懸液，再經(jīng)高速打磨機(jī)研磨成聚醚醚酮懸浮液備用。
（2）、羥基磷灰石晶須懸浮液的配制
取長(zhǎng)徑比為300～700的羥基磷灰石長(zhǎng)晶須與甘油和乙醇混合，甘油作為分散劑，乙醇作為溶劑，按10g羥基磷灰石晶須配45ml甘油和45ml乙醇的配比混合成10%的羥基磷灰石晶須混懸液，再經(jīng)高速打磨機(jī)研磨成羥基磷灰石晶須懸浮液備用。
（3）、聚乳酸懸浮液的配制
取直徑為φ8～10μm的l型左旋聚乳酸（plla）纖維切斷為1000～1500μm長(zhǎng)的微絲，用微絲與甘油和乙醇混合，甘油作為分散劑，乙醇作為溶劑，按10g的l型左旋聚乳酸纖維微絲配45ml甘油和45ml乙醇的配比混合成10%的聚乳酸混懸液，再經(jīng)超聲波振蕩配成聚乳酸懸浮液備用。
（4）、三維多孔道骨組織工程支架材料復(fù)合棒材的制備
取上述步驟得到的聚醚醚酮懸浮液、羥基磷灰石晶須懸浮液和聚乳酸懸浮液按50：30：20的體積配比混合，經(jīng)超聲波振蕩配成混合液，再將混合液抽濾甘油和乙醇，并在50℃下干燥，得到的干燥復(fù)合物放入鋼模中以0.5mpa的壓力進(jìn)行壓模成型，然后加壓至2～5mpa并繼續(xù)保持密封叩緊，再加熱至350～380℃并保持15分鐘，使plla分解，然后自然降溫待羥基磷灰石晶須和peek復(fù)合材料定型后脫模，得到內(nèi)部具有三維多孔道的骨組織工程支架材料復(fù)合棒材。
（5）、人工牙加工
將步驟（4）得到的復(fù)合棒材用數(shù)控機(jī)床加工成種植牙的形態(tài)，并對(duì)種植牙根部車削種植螺紋。
（6）、人工牙表面酸處理
將步驟（5）加工好的種植牙的根部帶有種植螺紋的部分經(jīng)丙酮去韌和大顆粒噴砂處理后，再浸入濃硫酸中進(jìn)行表面酸處理20～180秒，使切削螺紋時(shí)表面暴露出來(lái)的三維孔道擴(kuò)大成喇叭口，且表面的羥基磷灰石晶須的纖維頭露出，然后取出用水洗凈，干燥。
（7）人工牙表面的三維多孔道內(nèi)填充plla/nha多孔復(fù)合物
取l型左旋聚乳酸（plla）10～30g和四氫呋喃70～90ml在60℃條件下攪拌至充分溶解后，再加入直徑為20nm且長(zhǎng)為60～100nm的針狀納米羥基磷灰石（nha）10～20g繼續(xù)攪拌至nha完全分散在溶液中形成plla/nha懸浮液，再取步驟（6）得到的人工牙將其密封在一個(gè)真空容器中，在-1～-5個(gè)大氣壓的負(fù)壓下將配好的plla/nha懸浮液吸入真空容器中對(duì)人工牙形成浸泡，真空浸泡12小時(shí)后，再在-18℃的溫度下冷凍12小時(shí)，待plla/nha懸浮液形成凝膠后，從真空容器中取出人工牙并轉(zhuǎn)入4℃條件下的去離子水中浸泡，用去離子水將其中的四氫呋喃置換出來(lái)，置換2天后將將人工牙取出，得到表面附著有plla/nha凝膠的人工牙，擦去人工牙表面三維孔道外的凝膠，并保留填充在三維孔道內(nèi)的凝膠，再將人工牙放入真空凍干機(jī)中1周以凍干水分，然后在50℃條件下干燥，從而達(dá)到在人工牙表面的三維多孔道內(nèi)填充plla/nha多孔復(fù)合物。
（8）、人工牙表面三維多孔道內(nèi)plla/nha多孔復(fù)合物的降解處理
將步驟（7）得到的人工牙放入生理鹽水中浸泡2～5周，讓人工牙表面三維多孔道內(nèi)的plla/nha多孔復(fù)合物的plla部分降解，使部分nha裸露在三維多孔道的表面。
（9）、人工牙表面噴附生長(zhǎng)因子
在進(jìn)行種植前還需在人工牙的植入部分表面露出的三維孔道和纖維頭上噴附一層生長(zhǎng)因子。
本發(fā)明提供一種三維多孔道骨組織工程支架材料人工牙的制備方法，其使用羥基磷灰石、聚醚醚酮、左旋聚乳酸為主要原料制備一種骨組織工程支架材料，然后以特殊的工藝將其用于制備人工牙，從原料選取到加工工藝的制定都非常巧妙。此方法制備的人工牙具有良好的生物相容性、細(xì)胞親和性和骨傳導(dǎo)性，并具有三維立體多孔道結(jié)構(gòu)，表面的小孔道對(duì)骨生長(zhǎng)前軟骨形成有利，大孔道則會(huì)促進(jìn)骨生成的血管化，孔道內(nèi)還填充有plla/nha多孔材料，使人工牙具有良好的生物降解性和骨誘導(dǎo)性。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的三維多孔道骨組織工程支架材料人工牙的制備方法，包括以下步驟：
（1）、聚醚醚酮懸浮液的配制
取醫(yī)用級(jí)聚醚醚酮粉劑與甘油和乙醇混合，甘油作為分散劑，乙醇作為溶劑，按10g聚醚醚酮配45ml甘油和45ml乙醇的配比混合成10%的聚醚醚酮混懸液，再經(jīng)高速打磨機(jī)研磨成聚醚醚酮懸浮液備用。
（2）、羥基磷灰石晶須懸浮液的配制
取長(zhǎng)徑比為300～700的羥基磷灰石長(zhǎng)晶須與甘油和乙醇混合，甘油作為分散劑，乙醇作為溶劑，按10g羥基磷灰石晶須配45ml甘油和45ml乙醇的配比混合成10%的羥基磷灰石晶須混懸液，再經(jīng)高速打磨機(jī)研磨成羥基磷灰石晶須懸浮液備用。
在本步驟中，如需使顯影性更好，混合時(shí)還可加入1～5%重量比的硫酸鋇粉。本步驟使用的羥基磷灰石晶須采用水熱合成法進(jìn)行制備并用漂浮法篩選出長(zhǎng)徑比合適的晶須。
（3）、聚乳酸懸浮液的配制
取直徑為φ8～10μm的l型左旋聚乳酸（plla）纖維切斷為1000～1500μm長(zhǎng)的微絲，用微絲與甘油和乙醇混合，甘油作為分散劑，乙醇作為溶劑，按10g的l型左旋聚乳酸纖維微絲配45ml甘油和45ml乙醇的配比混合成10%的聚乳酸混懸液，再經(jīng)超聲波振蕩配成聚乳酸懸浮液備用。
本步驟中，所述l型左旋聚乳酸纖維采用熔融擠出拉絲分離法制備。
當(dāng)步驟（5）用于加工直徑為φ5～φ6mm的大種植牙時(shí)，本步驟使用的plla纖維中還需按配比加入2%的直徑為φ200μm，纖維長(zhǎng)度為1000～1500μm的粗l型左旋聚乳酸纖維用于營(yíng)造φ200μm營(yíng)養(yǎng)管。
（4）、三維多孔道骨組織工程支架材料復(fù)合棒材的制備
取上述步驟得到的聚醚醚酮懸浮液、羥基磷灰石晶須懸浮液和聚乳酸懸浮液按50：30：20的體積配比混合，經(jīng)超聲波振蕩配成混合液，再將混合液抽濾甘油和乙醇，并在50℃下干燥，得到的干燥復(fù)合物放入鋼模中以0.5mpa的壓力進(jìn)行壓模成型，然后加壓至2～5mpa并繼續(xù)保持密封叩緊，再加熱至350～380℃并保持15分鐘，使plla分解，然后自然降溫待羥基磷灰石晶須和peek復(fù)合材料定型后脫模，得到內(nèi)部具有三維多孔道的骨組織工程支架材料復(fù)合棒材。
在本步驟中，因?yàn)榫廴樗嵩?00℃以上溫度時(shí)會(huì)完全分解為二氧化碳和水，而羥基磷灰石晶須和peek不會(huì)分解，因此定型脫模后的復(fù)合棒材只包含有羥基磷灰石長(zhǎng)晶須和peek，羥基磷灰石晶須和peek復(fù)合交織成晶須網(wǎng)，其力學(xué)性能不亞于骨皮質(zhì)，且韌性更好，其內(nèi)的左旋聚乳酸纖維會(huì)分解并在其對(duì)應(yīng)的位置形成三維孔道。晶須網(wǎng)間已形成了晶須立體工字梁交織結(jié)構(gòu)，因此三維孔道不會(huì)明顯降低其力學(xué)性能。
（5）、人工牙加工
將步驟（4）得到的復(fù)合棒材用數(shù)控機(jī)床加工成種植牙的形態(tài)，并對(duì)種植牙根部車削種植螺紋。
在本步驟中，當(dāng)種植牙為二段式種植牙時(shí)，先加工種植牙的中心連接孔，然后用磷酸鈣根管充填劑或者光固劑堵塞中心連接孔的三維孔道，并用鋼代模插入中心連接孔中，然后再車削種植螺紋。
（6）、人工牙表面酸處理
將步驟（5）加工好的種植牙的根部帶有種植螺紋的部分經(jīng)丙酮去韌和大顆粒噴砂處理后，再浸入濃硫酸中進(jìn)行表面酸處理20～180秒，使切削螺紋時(shí)表面暴露出來(lái)的三維孔道擴(kuò)大成喇叭口，且表面的羥基磷灰石晶須的纖維頭露出，然后取出用水洗凈，干燥。
在本步驟中，對(duì)于直徑在φ5mm以下的小種植牙，表面酸處理的時(shí)間為20～120秒，使表面暴露出來(lái)的三維孔道由φ8～10μm擴(kuò)大成外徑為30～60μm的喇叭口；對(duì)于直徑在φ5～φ6mm的大種植牙，表面酸處理的時(shí)間為120～180秒，使表面暴露出來(lái)的三維孔道由φ200μm擴(kuò)大成外徑為200～250μm的喇叭口。
在本步驟中，對(duì)種植螺紋進(jìn)行表面酸處理的目的有兩個(gè)：
a）、經(jīng)過(guò)濃硫酸溶解后，將切削螺紋時(shí)暴露出來(lái)的三維孔道由微孔擴(kuò)大為喇叭口。在種植時(shí)螺紋旋轉(zhuǎn)擠壓會(huì)把種植孔邊緣的牙槽骨成骨細(xì)胞刮入喇叭口內(nèi)，成為自動(dòng)接種種子骨細(xì)胞，移行到羥基磷灰石晶須支架內(nèi)的成種子骨細(xì)胞，如果不是過(guò)份擠壓到骨細(xì)胞壞死，很快就成為新的成骨細(xì)胞。
b）、由于羥基磷灰石晶須屬于磷酸鈣鹽，其與硫酸的反應(yīng)的速度遠(yuǎn)小于聚醚醚酮被溶解的速度，因此在種植牙的根部種植螺紋表面的聚醚醚酮會(huì)先被濃硫酸溶解掉，使羥基磷灰石晶須的纖維頭能裸露出來(lái)，可充分發(fā)揮磷酸鹽、單晶體和纖維的綜合優(yōu)勢(shì)，從而增加了種植牙的生物活性，有利初始細(xì)胞的附著和增殖分化，有利于周圍骨組織的生長(zhǎng)。
（7）人工牙表面的三維多孔道內(nèi)填充plla/nha多孔復(fù)合物
取l型左旋聚乳酸（plla）10～30g和四氫呋喃70～90ml在60℃條件下攪拌至充分溶解后，再加入直徑為20nm且長(zhǎng)為60～100nm的針狀納米羥基磷灰石（nha）10～20g繼續(xù)攪拌至nha完全分散在溶液中形成plla/nha懸浮液，再取步驟（6）得到的人工牙將其密封在一個(gè)真空容器中，在-1～-5個(gè)大氣壓的負(fù)壓下將配好的plla/nha懸浮液吸入真空容器中對(duì)人工牙形成浸泡，真空浸泡12小時(shí)后，再在-18℃的溫度下冷凍12小時(shí)，待plla/nha懸浮液形成凝膠后，從真空容器中取出人工牙并轉(zhuǎn)入4℃條件下的去離子水中浸泡，用去離子水將其中的四氫呋喃置換出來(lái)，置換2天后將將人工牙取出，得到表面附著有plla/nha凝膠的人工牙，擦去人工牙表面三維孔道外的凝膠，并保留填充在三維孔道內(nèi)的凝膠，再將人工牙放入真空凍干機(jī)中1周以凍干水分，然后在50℃條件下干燥，從而達(dá)到在人工牙表面的三維多孔道內(nèi)填充plla/nha多孔復(fù)合物。
（8）、人工牙表面三維多孔道內(nèi)plla/nha多孔復(fù)合物的降解處理
將步驟（7）得到的人工牙放入生理鹽水中浸泡2～5周，讓人工牙表面三維多孔道內(nèi)的plla/nha多孔復(fù)合物的plla部分降解，使部分nha裸露在三維多孔道的表面。
（9）、人工牙表面噴附生長(zhǎng)因子
在進(jìn)行種植前還需在人工牙的植入部分表面露出的三維孔道和纖維頭上噴附一層生長(zhǎng)因子。
本步驟中，植入前在人工牙的植入部分表面露出的三維孔道和纖維頭上噴附一層生長(zhǎng)因子可以在短期內(nèi)獲得更高的生物活性，所述生長(zhǎng)因子可以采用骨形態(tài)發(fā)生蛋白bmp2和硫酸軟骨素等。