[发明专利]一种可形成内置电场的植入材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种外科手术用修复材料及其制备方法，特别涉及一种可形成内置电场的的植入材料及其制备方法。

背景技术

种植修复是治疗牙齿缺失的主要手段。随着社会发展与生活质量的提高，种植体的需求量逐年增加。然而，目前所用的种植体由于力学匹配性差、缺乏生物活性等原因，影响临床长期稳定性、结合率、种植修复成功率。近年来，尽管大量研究对种植体材料进行了表面改性，如药物负载、表面微纳结构化等，但由于药物半衰期短、微纳物理结构骨诱导性能不足而导致生物活性差、骨整合效果不理想，难以满足临床修复需求。因此，如何使种植体材料表面具备足够的骨诱导活性并提高骨结合率，成为目前口腔种植修复材料的主要瓶颈。

发明内容

本发明就是为了解决现有材料不具备足够的骨诱导活性且骨结合率不高的技术问题，提供一种使种植体材料表面具备足够的骨诱导活性并提高骨结合率可形成内置电场的植入材料及其制备方法。

为此，本发明提供一种可形成内置电场的植入材料，其由多层结构压电陶瓷材料组成。

优选的，多层结构的基底层为钛酸锶，中间层为钌酸锶，表层为铁酸铋。

优选的，可形成内置电场的植入材料为薄片状材料，厚度为100μm～800μm。

优选的，铁酸铋厚度为10μm～80μm。

本发明同时提供一种可形成内置电场的植入材料的制备方法，其由脉冲激光沉积法制成。

优选的，本发明提供的可形成内置电场的植入材料的制备方法包括如下步骤：(1)以钛酸锶单晶作为电活性植入材料的衬底，将钛酸锶衬底依次置入丙酮、乙醇溶液中分别超声处理5～10分钟，用去离子水反复冲洗3～5次，氮气吹干后放入100℃～150℃的烘箱中烘烤3～6小时，冷却至室温；(2)取所述步骤(1)处理后的钛酸锶单晶衬底，在其表面沉积钌酸锶，其参数条件为：激光频率为1～5HZ；激光能量为60～90mj；氧分压为10～20pa；生长时间为5～30分钟，生长温度为300～800℃；(3)取所述步骤(2)所得钛酸锶-钌酸锶双层结构，在钌酸锶表面继续沉积铁酸铋薄膜，其参数条件：激光频率为5HZ；激光能量为70～90mj；氧分压为15～20pa；生长时间为5～60分钟，生长温度为300～800℃；(4)取所述步骤(3)所得钛酸锶-钌酸锶-铁酸铋三层结构材料经过丙酮和乙醇清洗后晾干，得到可形成内置电场的植入材料。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明以多层结构组成，包括基底层钛酸锶、中间层钌酸锶和表层铁酸铋，形成的可形成内置电场的植入材料结构性能稳定，工艺参数可调控，具有良好的可切割性能，适用于不同条件下的骨缺损修复。

(2)本发明所制得的可形成内置电场的植入材料由于铁酸铋内在的极化特性，在沉积生长过程中即产生稳定、与天然骨组织相匹配的仿生电位。

(3)本发明所制得的可形成内置电场的植入材料在体外可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化，骨形态发生蛋白表达明显。

(4)本发明所制得的电活性植入材料在体内可明显促进骨缺损修复，促进早期骨整合。

(5)本发明所采用的制备工艺传统可行，能用于工业化生产。

综上所述，本发明所提供的可形成内置电场的植入材料在宏观性能和微观结构上均具有良好的性能，在种植修复过程中，可与骨缺损断端形成匹配的内置电场，刺激新骨生成，有效提升早期骨整合效果。

附图说明

图1为本发明实施例1所述可形成内置电场的植入材料的内置电场形成原理示意图；

图2为本发明实施例1所述可形成内置电场的植入材料的极化过程模式图(左)和表面电位测试结果(右)；

图3为本发明实施例1所述可形成内置电场的植入材料体外促进BMSCs成骨分化骨形态发生蛋白BMP-2表达的免疫荧光照片；

图4为本发明实施例1所述可形成内置电场的植入材料的体内植入大鼠股骨缺损2周后的micro-CT三维图片；

图5为本发明实施例1所述可形成内置电场的植入材料的体内植入大鼠股骨缺损2周后的组织学图片(硬组织切片，亚甲基蓝-品红染色)。

具体实施方式

本发明提供了一种可形成内置电场的植入材料及其制备方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

实施例1

(1)以钛酸锶单晶作为电活性植入材料的衬底，将钛酸锶衬底依次置入丙酮、乙醇溶液中分别超声处理5分钟，用去离子水反复冲洗3次，氮气吹干后放入100℃的烘箱中烘烤3小时，冷却至室温；