[发明专利]一种促进骨结合的钛基种植体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种促进骨结合的钛基种植体及其制备方法和应用，属生物种植体领域；利用化学固定法在纯钛基种植体表面负载牛胰腺β细胞外泌体后，再利用原子层沉积技术在Exo‑Ti种植体表面沉积TiO₂纳米层状薄膜，形成Ti‑Exo‑TiO₂“三明治”复合结构，开发制备了负载牛胰腺β细胞外泌体的钛基种植体；Ti‑Exo‑TiO₂纳米层状薄膜均匀且高度共形，具有更好的亲水性、抗菌性能和耐腐蚀性。所述钛基种植体可显著增加骨髓间充质干细胞的增殖及成骨分化能力，提升种植体表面的成骨速度，并显著改善骨‑种植体接触率及种植体的移除扭矩。本发明制备的钛基种植体适合在产业上推广应用，为医用植入人体材料领域提供了新的产品。

技术领域

本发明涉及生物种植体领域，特别是涉及一种促进骨结合的钛基种植体及其制备方法和应用。

背景技术

人工种植牙已成为牙列缺损、缺失的首选修复方法。目前，种植牙面临的一大难题，是因种植体初期稳定性不足，持续微动引起骨结合失败，最终导致种植体的早期脱落。在老年骨质疏松、糖尿病、牙周病以及吸烟人群中，多种系统性疾病引起的种植体骨结合率降低，成为目前人工种植牙失败的主要风险。因此，如何提高种植体骨结合率，扩大种植牙适应症，仍是人工种植牙治疗亟待解决的问题。

近年来，胰岛素在非糖尿病状态下的促成骨作用引起了学者们的广泛关注。在骨缺损动物模型局部周围周期性注射胰岛素，可显著加速缺损区及种植体周围的骨形成。然而，胰岛素在体内半衰期较短，可随血液进入全身循环代谢，难以维持局部的有效浓度。胰岛素局部浓度过低导致其促成骨分化作用不足，浓度过高会引起骨再生减弱、低血糖或高胰岛素血症等全身不良反应，胰岛素在种植体骨结合中的研究和应用存在技术壁垒。

外泌体是20-140纳米大小的细胞外囊泡，携带着多种生物活性分子，可以诱导组织再生、免疫、自噬等多种生物学行为。研究表明，胰腺β细胞不仅可分泌胰岛素，其分泌的外泌体能产生类胰岛素的促成骨作用，同时可避免高胰岛素血症和胰岛素抵抗的发生。外泌体作为天然的胞间信息交换的载体，具有良好的生物相容性；同时其分子结构小，利于存储和定量，在骨组织再生领域有巨大的研究和应用价值。

目前，尚未有在种植体表面负载牛胰腺β细胞外泌体，形成Ti-Exo-TiO₂复合结构，以提高种植体骨结合率的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种促进骨结合的钛基种植体及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，开发一种负载牛胰腺β细胞外泌体从而提升骨结合性能的钛基种植体。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

技术方案之一，提供了一种钛基种植体，所述钛基种植体上负载有牛胰腺β细胞外泌体。

优选的，所述的钛基种植体表面结合牛胰腺β细胞外泌体得到Exo-Ti，再在所述Exo-Ti表面制备TiO₂薄膜。

优选的，所述的二氧化钛薄膜由原子层沉积技术制备得到。

技术方案之二，提供了一种所述的钛基种植体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将牛胰腺β细胞外泌体固定在种植体钛基表面，得到Exo-Ti种植体；

(2)在步骤(1)得到的Exo-Ti种植体表面沉积TiO₂纳米薄膜，得到所述钛基种植体。

优选的，步骤(1)中所述固定的方法为化学固定法；步骤(2)中所述沉积的方法为原子层沉积技术。

优选的，所述化学固定法的具体步骤为：

(1)将纯钛种植体进行酸蚀，得到酸蚀后的种植体，将所述酸蚀后的种植体和CD63适配体置于醋酸缓冲液中，以三(2-羧乙基)膦盐酸盐为还原剂，在避光条件下旋转，清洗，得到负载CD63适配体的种植体；