预混合型抗菌、快速固化、抗溃散硅酸钙基生物活性材料制造技术

本发明专利技术公开了一种预混合型抗菌、快速固化、抗溃散硅酸钙基生物活性材料，属于生物医用材料领域，本发明专利技术以硅酸钙化合物为主相，加入磷酸氢二钠粉体和X射线阻射剂，并以可与水混溶的非水相为液体载体制备出预先混合的抗溃散生物活性材料；本发明专利技术材料无需现场调和，随取随用，操作方便，在生理环境下与含水生理体液接触后发生水化反应并硬化。本发明专利技术将磷酸氢二钠快凝抗溃散剂应用于预混合的硅酸钙基生物活性材料中，既显著提高了该材料在水相环境中的抗溃散性能，同时还具有较短的固化时间、较优的生物活性、抑菌特性、阻射性能和封闭性、制备简单及便于临床使用等优点。

Premixed Antibacterial, Rapid Curing and Collapse Resistant Calcium Silicate-based Bioactive Materials

【技术实现步骤摘要】
预混合型抗菌、快速固化、抗溃散硅酸钙基生物活性材料
本专利技术涉及生物医用材料领域，特别涉及一种预混合型抗菌、快速固化、抗溃散硅酸钙基生物活性材料及其制备方法。
技术介绍
牙齿是人体中最硬且高度钙化的组织，当牙齿遭受细菌、机械或化学因素长期作用时常常诱发牙髓病及根尖周疾病。根管治疗术是目前治疗牙髓根尖周等疾病最为有效的方法之一，并且长期疗效也最优。根管治疗术通常包括三个基本步骤：根管预备、根管消毒、根管充填，其中根管填充质量是根管治疗疗效的关键因素之一，当根管充填不严时，口腔中的组织液会渗入根管，为残存于牙本质小管或通过根尖孔、侧副根管和冠向渗漏等方式进入根管的微生物提供养分，再次感染牙体，造成根管治疗的失败。然而，根管填充材料的选择决定着根管充填的质量。三氧化矿物凝聚体(MTA，MineralTrioxideAggregate)是目前临床上应用较为成功的一类硅酸钙基填充材料，主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙以及作为阻射剂的氧化铋等组分构成。当MTA与水混合时，具有水化特性的硅酸钙基组分通过溶解-沉淀反应机制与水发生水化反应生成水化硅酸钙(CSH)和氢氧化钙。CSH作为水泥浆体的重要的胶凝相，在浆体水化硬化过程中逐步发展为具有一定强度密实块体，与此同时，氢氧化钙在CSH空隙间形核、长大。硅酸钙基生物活性材料的这一水化特性是其成功应用于齿科填充领域的基础，MTA类材料具有良好的生物相容性、生物活性以及优异的边缘封闭性和抑菌特性，当该类材料填充牙体时，不仅能够对牙体进行有效地密封，防止微生物感染牙体。此外，氢氧化钙的析出还可使根管系统为强碱环境，抑制根管中细菌的活性，杀死细菌。尽管传统MTA在临床应用中获得了令人满意的效果，然而固相粉体与液相调和液的混合均匀性以及后续糊状浆体与牙体的填充情况是MTA能否发挥最佳疗效的关键因素。临床使用中需要牙科医生现场即时调和液固两相，这也带来了如下一些问题：第一，这种临时调和浆体的方式给医生操作带来不便的同时，也增加了额外治疗时间，影响患者就医体验。第二，在较为开放系统中调配液固两相，易带来细菌污染糊状浆体的风险，造成牙体的再感染而引发炎症反应，导致根管治疗的失败。第三，MTA操作性能较差，混合时具有强烈的沙粒感，易引发调和不充分及不均匀而使得浆体水化硬化过程中体理化性能下降，进而对牙体充填效果产生不利影响。因此，为方便医生操作，简化治疗过程，缩短手术时间以及充分发挥填充材料的最优性能，开发一类预先混合，随取随用，方便临床操作使用的根管填充材料意义重大。Takagi等成功地将预混合技术应用于磷酸钙骨水泥的研究，该技术将磷酸盐固相与可与水混溶的甘油预先混合形成具有良好流变特性的糊状浆体(TakagiS,ChowLC,HirayamaS,etal.Premixedcalcium–phosphatecementpastes[J].JournalofBiomedicalMaterialsResearchPartB:AppliedBiomaterials,2003,67B:689-696.)。预混合浆体可在无菌密封包装内长期保存，当水泥浆体填充缺损部位时，通过其中非水相载体与组织液逐步交换后发生水化硬化反应而固化。杨等人公开了(中国专利申请号200880011743.1)一种用于牙科等生物医学用途的预混合型硅酸钙粘固粉糊剂，该专利通过将生物活性硅酸钙粉体预先与非水性液相载体混合制备出糊状浆体，当该糊剂在填充部位与含水分的生理体液接触后交换糊剂液体，实现水泥浆体的固化和硬化。这一预混合生物粘固粉糊剂避免了临床使用中临时调和液固两相所带来的混合不均及不充分等问题，具有缩短手术时间和方便临床操作等优点。然而该专利中公开的预混合糊剂仅依靠硅酸钙基水泥自身的水化反应机制进行固化硬化，此外，预混合浆体的固化速率还取决于非水相液体与含水组织液的交换效率，所以不可避免地存在固化硬化速率慢、固化时间长等缺陷。针对这一问题，窦等人(中国专利申请号201710205844.3)公开了一种预混合的硅酸钙/磷酸镁双相复合自固化根管充填材料，该材料在单一硅酸钙自固化体系中引入了磷酸镁骨水泥自固化体系，通过磷酸镁水泥的酸碱反应，加速了预混合糊剂的固化速率。同时，该材料具有良好的生物相容性、生物活性及封闭性能。但是，磷酸镁胶凝体系的引入不仅会影响预混合浆体的悬浮稳定性，还易阻碍复合浆体中硅酸钙基胶凝材料的自固化反应。具体来说，磷酸镁水泥是一类由氧化镁、磷酸盐及矿物添加剂等众多组分按一定比例配制而成的胶凝材料，它们的添加易扰乱预混合浆体液固两相共存的悬浮体系，长期存放后会产生沉淀和分层现象，对糊剂的注射性能、流动性和自固化特性产生负面影响，增加临床操作难度，降低浆体的理化特性，进而限制该材料的应用。此外，磷酸镁水泥需与水反应进行固化硬化，且吸水能力较强，过高含量磷酸镁水泥的添加阻碍复合浆体中硅酸钙基水泥的水化反应，进而不能充分发挥硅酸钙基填充材料的生物活性、强碱性、封闭性等性能，存在杀菌效能低的缺点。爱汝特(iRoot，InnovativeBioCeramixInc.，Canada)是一类预先混合、不含铝的新型硅酸钙基生物陶瓷牙科材料，主要有iRootSP、iRootBP、iRootBPPlus和iRootFS等产品，不同产品的iRoot主要成分相似，包括氧化锆、磷酸钙、硅酸钙和氢氧化钙等，因其具有优良X射线阻射性能、生物相容性、封闭性和抗菌性能等特点，可用作根管填充和封闭材料、髓腔修补及盖髓材料等。此外，iRoot预混合产品操作性能优异，无需现场调制，随取随用，操作省时简便。然而据厂家数据，iRootSP和iRootBP分别需要4和12小时才能固化。另有研究报道称iRootSP需4.4小时固化(QuW,BaiW,LiangYH,etal.Influenceofwarmverticalcompactiontechniqueonphysicalpropertiesofrootcanalsealers[J].Journalofendodontics,2016,42(12):1829-1833.)，而iRootBP直至48小时还未完全固化，固化时间很长(CharlandT,HartwellGR,HirschbergC,etal.AnevaluationofsettingtimeofmineraltrioxideaggregateandEndoSequencerootrepairmaterialinthepresenceofhumanbloodandminimalessentialmedia[J].Journalofendodontics,2013,39(8):1071-1072.)。另外，硅酸钙基牙科填充材料较差的抗溃散性能也一直是研究人员所需解决的问题。在临床使用中，固化前的糊状浆体接触到含水组织液时，粉体颗粒易被冲散，溃散的浆体无法与牙根管壁贴合紧密，进而降低了填充材料的边缘封闭性能，影响其封闭效果。因此提高硅酸钙基生物活性材料的抗溃散特性是实现其应用于根管治疗和充分发挥其填充效果的重要条件。目前，羧甲基壳聚糖、羟丙基甲基纤维素、海藻酸钠和明胶等有机高分子材料在水泥浆体抗溃散性能方面的研本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预混合型抗菌、快速固化、抗溃散硅酸钙基生物活性材料，其特征在于，所述的活性材料由固相组分以及液相组分构成，所述的活性材料为非水基糊状浆体，所述的固相组分包括硅酸钙化合物、磷酸氢二钠和X射线阻射剂；所述的液相组分为与水混溶的非水相；所述的硅酸钙化合物、磷酸氢二钠、X射线阻射剂组分的总和占预混合生物活性材料总质量的40～80％；所述的液相组分占预混合生物活性材料总质量的20～60％；所述的硅酸钙化合物占固相组分总质量的20～80％，磷酸氢二钠占固相组分总质量的0～30％，X射线阻射剂占固相组分总质量的0～50％。

【技术特征摘要】
1.一种预混合型抗菌、快速固化、抗溃散硅酸钙基生物活性材料，其特征在于，所述的活性材料由固相组分以及液相组分构成，所述的活性材料为非水基糊状浆体，所述的固相组分包括硅酸钙化合物、磷酸氢二钠和X射线阻射剂；所述的液相组分为与水混溶的非水相；所述的硅酸钙化合物、磷酸氢二钠、X射线阻射剂组分的总和占预混合生物活性材料总质量的40～80％；所述的液相组分占预混合生物活性材料总质量的20～60％；所述的硅酸钙化合物占固相组分总质量的20～80％，磷酸氢二钠占固相组分总质量的0～30％，X射线阻射剂占固相组分总质量的0～50％。2.根据权利要求1所述的一种预混合型抗菌、快速固...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪涛，吴蒙，聂云鹏，张悦，查伟，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32