一種在牙科種植體頸部制備單層石墨烯并加強(qiáng)石墨烯貼附強(qiáng)度的方法
【專利摘要】一種在牙科種植體頸部制備單層石墨烯并加強(qiáng)石墨烯貼附強(qiáng)度的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：通過石墨烯腐蝕基底法將成品銅箔基底單層石墨烯轉(zhuǎn)移至牙科種植體圓柱狀的頸部；以適當(dāng)條件的熱處理方法處理種植體，加強(qiáng)石墨烯與種植體頸部的貼附強(qiáng)度。
【專利說明】
一種在牙科種植體頸部制備單層石墨烯并加強(qiáng)石墨烯貼附強(qiáng)度的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)用材料領(lǐng)域，涉及石墨烯，具體涉及一種在牙科種植體頸部制備單層石墨烯并加強(qiáng)石墨烯貼附強(qiáng)度的方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，牙科種植體發(fā)展迅速，已經(jīng)成為了缺失牙修復(fù)的首選方法。純鈦種植體的體部通過酸蝕噴砂進(jìn)行粗化處理，已成為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，但對于頸部的設(shè)計(jì)仍然存在爭議。這主要是因?yàn)榉N植體頸部接觸的環(huán)境復(fù)雜，其下部與骨組織接觸，上部穿過口腔軟組織，與帶菌的口腔環(huán)境接觸。如果也設(shè)計(jì)成粗糙表面會(huì)刺激牙齦，并且不利于細(xì)菌的清除；如果設(shè)計(jì)成光滑表面則可以減少細(xì)菌的貼附，但是同時(shí)也不利于成骨細(xì)胞的貼附，影響了成骨效果。石墨烯，一種單層碳原子在二維平面形成的獨(dú)特材料，具有很多優(yōu)異的理化性能以及逐漸受到重視的生物學(xué)性能，尤其是抗菌和促進(jìn)成骨的作用。目前已有少量應(yīng)用石墨烯改良材料生物性能的相關(guān)研究。但是在鈦基底直接生長石墨烯鍍層的制備非常困難，石墨烯涂層有碳化鈦污染。
[0003]通過化學(xué)氣相沉積法在銅箔基底合成單層石墨烯，是目前合成大面積、高質(zhì)量石墨烯的最為有效的手段。而后，可通過腐蝕基底法將單層石墨烯轉(zhuǎn)移至目標(biāo)基底，但轉(zhuǎn)移后的石墨烯與基底材料之間的貼附強(qiáng)度不足將限制石墨烯作為改性材料的進(jìn)一步臨床應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在牙科種植體頸部制備單層石墨烯并加強(qiáng)石墨烯貼附強(qiáng)度的方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本申請采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0006]—種在牙科種植體頸部制備單層石墨烯并加強(qiáng)石墨烯貼附強(qiáng)度的方法，該方法包括以下步驟:
[0007]通過石墨烯腐蝕基底法將成品銅箔基底單層石墨烯轉(zhuǎn)移至牙科種植體頸部;石墨烯腐蝕基底法的步驟為:
[0008](I)按照基底大小剪裁銅箔基底石墨烯；
[0009](2)置于勻膠機(jī)中央，吸片，滴適量PMMA，低速勻膠:450轉(zhuǎn)/分鐘，10秒，高速勻膠:3000轉(zhuǎn)/分鐘，40秒；
[0010](3)280Γ烘干 4 分鐘；
[0011](4)等離子清洗機(jī)清洗40秒；
[0012](5)銅箔基底接觸0.05g/mL FeCl3溶液，過夜，稀鹽酸清洗石墨烯+PMMA復(fù)合物一次，10分鐘；
[0013](6)蒸餾水清洗石墨烯+PMMA復(fù)合物三次，每次10分鐘，以牙科種植體頸部作為承載表面，從蒸餾水中挑取復(fù)合物，緩慢旋轉(zhuǎn)，使復(fù)合物自然貼附于種植體頸部圓柱狀的表面上，之后丙酮蒸汽熏蒸30分鐘。
[0014]適當(dāng)條件的熱處理具體步驟為利用干烤箱，160°C加熱2小時(shí)，此條件與醫(yī)療領(lǐng)域干熱滅菌法的條件相同，在加強(qiáng)單層石墨烯與種植體頸部貼附強(qiáng)度的同時(shí)，還可以達(dá)到種植體滅菌的效果。
[0015]該方法處理過的種植體應(yīng)用于缺失牙種植修復(fù)，種植體的骨結(jié)合能力和抗感染能力明顯增強(qiáng)。
[0016]通過干熱滅菌的溫度進(jìn)行熱處理在達(dá)到滅菌目的的同時(shí)加強(qiáng)了轉(zhuǎn)以后石墨烯與鈦基底的貼附強(qiáng)度，通過掃描電鏡觀察到熱處理后，石墨烯的金屬及碳纖維劃痕較未處理組減輕，且通過拉曼光譜證實(shí)，未處理組的金屬及碳纖維劃痕處未檢測到石墨烯信號(hào)，僅為鈦基底的信號(hào)，而處理組的劃痕處可見石墨烯信號(hào);通過在材料表面接種大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，收集菌液稀釋涂板進(jìn)行菌斑計(jì)數(shù)，發(fā)現(xiàn)單層石墨烯鍍層的鈦表面具有抗菌性能，且不受熱處理的影響;通過堿性磷酸酶活性定量檢測、骨鈣素免疫熒光染色、茜素紅染色、鈣沉積定量檢測和成骨相關(guān)基因表達(dá)檢測等方法，發(fā)現(xiàn)在熱處理后，單層石墨烯鍍層的鈦表面促進(jìn)干細(xì)胞成骨向分化的性能未受到影響。通過動(dòng)物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)頸部有單層石墨烯鍍層的種植體骨結(jié)合和抗感染能力明顯增強(qiáng)。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1.掃描電鏡觀察不同溫度熱處理后金屬探針及碳纖維頭制作劃痕的情況
[0019]圖2.不同溫度熱處理?xiàng)l件下金屬探針及碳纖維頭制作劃痕處的拉曼光譜
[0020]圖3.石墨烯被覆鈦表面后的抗菌性能
[0021]A.三組材料的大腸桿菌菌液收集稀釋后平板涂布照片;B.三組材料的大腸桿菌菌液收集稀釋后平板涂布的菌落計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì);C.三組材料沖洗消毒重復(fù)利用時(shí)的大腸桿菌菌液收集稀釋后平板涂布照片;D.三組材料沖洗消毒重復(fù)利用時(shí)的大腸桿菌菌液收集稀釋后平板涂布的菌落計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì);E.三組材料的金黃色葡萄球菌菌液收集稀釋后平板涂布照片;F.三組材料的金黃色葡萄球菌菌液收集稀釋后平板涂布的菌落計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì);G.三組材料沖洗消毒重復(fù)利用時(shí)的金黃色葡萄球菌菌液收集稀釋后平板涂布照片;H.三組材料沖洗消毒重復(fù)利用時(shí)的金黃色葡萄球菌菌液收集稀釋后平板涂布的菌落計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)No Graphene:光滑鈦表面Graphene:被覆石墨稀的鈦表面Graphene-DH: 160°C熱處理的被覆石墨稀的鈦表面*:ρ<0.05
[0022]圖4.成骨誘導(dǎo)后的堿性磷酸酶活性定量檢測及骨鈣素免疫熒光染色
[0023]Α.成骨誘導(dǎo)后hASCs的堿性磷酸酶活性定量;B.成骨誘導(dǎo)后hBMMSCs的堿性磷酸酶活性定量;C.成骨誘導(dǎo)14天后hASCs及hBMMSCs的骨鈣素免疫熒光染色;No Graphene:光滑鈦表面Graphene:被覆石墨稀的鈦表面;Graphene-DH: 160°C熱處理的被覆石墨稀的鈦表面 *:ρ<0.05
[0024]圖5.成骨誘導(dǎo)后hASCs及hBMMSCs茜素紅染色照片及鈣沉積定量
[0025]A.成骨誘導(dǎo)后14、21天hASCs及hBMMSCs茜素紅染色照片;B.成骨誘導(dǎo)hASCs鈣沉積定量;C.成骨誘導(dǎo)hBMMSCs鈣沉積定量;without 01:非成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基with 01:成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基No Graphene:光滑鈦Graphene:被覆石墨稀的鈦表面Graphene-DH:熱處理的被覆石墨稀的鈦表面*:p<0.05
[0026]圖6.各組材料表面hASCs和hBMMSCs成骨相關(guān)基因的表達(dá)
[0027]A.成骨誘導(dǎo)后7、14天hASCs的Runx2基因表達(dá)B.成骨誘導(dǎo)后7、14天hBMMSCs的Runx2基因表達(dá)C.成骨誘導(dǎo)后7、14天hASCs的OCN基因表達(dá)D.成骨誘導(dǎo)后7、14天hBMMSCs的OCN基因表達(dá)E.成骨誘導(dǎo)后7、14天hASCs的OSX基因表達(dá)F.成骨誘導(dǎo)后7、14天hBMMSCs的OSX基因表達(dá)
[0028]without 01:非成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基with 01:成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基No Graphene:光滑鈦Graphene:被覆石墨稀的鈦表面Graphene-DH:熱處理的被覆石墨稀的鈦表面*:p<0.05
[0029]圖7.硬組織切片的蘇木素-伊紅(HE)染色照片
[0030]without 01:非成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基with 01:成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基No Graphene:鈦片Graphene:石墨稀-鈦片Graphene-DH:熱處理的石墨稀-鈦片
[0031 ]圖8.硬組織切片的甲苯胺藍(lán)染色照片
[0032]without 01:非成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基with 01:成骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基No Graphene:鈦片Graphene:石墨稀-鈦片Graphene-DH:熱處理的石墨稀-鈦片
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0035]—種在牙科種植體頸部制備單層石墨烯并加強(qiáng)石墨烯貼附強(qiáng)度的方法，該方法包括以下步驟:
[0036]通過石墨烯腐蝕基底法將成品銅箔基底單層石墨烯轉(zhuǎn)移至牙科種植體頸部;石墨烯腐蝕基底法的步驟為:
[0037](I)按照基底大小剪裁銅箔基底石墨烯；
[0038](2)置于勻膠機(jī)中央，吸片，滴適量PMMA，低速勻膠:450轉(zhuǎn)/分鐘，10秒，高速勻膠:3000轉(zhuǎn)/分鐘，40秒；
[0039](3)280Γ烘干 4 分鐘；
[0040](4)等離子清洗機(jī)清洗40秒；
[0041](5)銅箔基底接觸0.05g/mL FeCl3溶液，過夜，稀鹽酸清洗石墨烯+PMMA復(fù)合物一次，10分鐘；
[0042](6)蒸餾水清洗石墨烯+PMMA復(fù)合物三次，每次10分鐘，以牙科種植體頸部承載復(fù)合物，丙酮蒸汽熏蒸30分鐘。
[0043]以熱處理處理種植體，加強(qiáng)石墨烯與種植體頸部的貼附強(qiáng)度，熱處理為干熱滅菌法具體步驟為利用干烤箱，160°C加熱2小時(shí)?？咕鷮?shí)驗(yàn)中，接種大腸桿菌懸液于兩種材料，菌落計(jì)數(shù)發(fā)現(xiàn)石墨烯組的菌落數(shù)明顯低于光滑鈦片組，且在石墨烯經(jīng)過PBS沖洗及75%消毒后重復(fù)利用時(shí)，依然可以觀察到其抗菌作用。成骨向分化實(shí)驗(yàn)中，通過堿性磷酸酶活性定量檢測、骨鈣素免疫熒光染色、茜素紅染色、鈣沉積定量檢測和成骨相關(guān)基因表達(dá)檢測等方法，發(fā)現(xiàn)單層石墨烯鍍層的鈦表面的干細(xì)胞表達(dá)的成骨相關(guān)信號(hào)均高于光滑鈦片組，說明單層石墨烯鍍層能夠促進(jìn)成骨向分化。
[0044]可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行局部修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種在牙科種植體頸部制備單層石墨烯并加強(qiáng)石墨烯貼附強(qiáng)度的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)通過石墨烯腐蝕基底法將成品銅箔基底單層石墨烯轉(zhuǎn)移至牙科種植體頸部； (2)以適當(dāng)條件的熱處理方法處理種植體，加強(qiáng)石墨烯與種植體頸部的貼附強(qiáng)度。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，石墨烯腐蝕基底法的步驟為: (1)按照基底大小剪裁銅猜基底石墨稀; (2)置于勻膠機(jī)中央，吸片，滴適量PMMA，低速勻膠:450轉(zhuǎn)/分鐘，10秒，高速勻膠:3000轉(zhuǎn)/分鐘，40秒； (3)280°C烘干4分鐘； (4)等離子清洗機(jī)清洗40秒； (5)銅箔基底接觸0.05g/mLFeCl3溶液，過夜，稀鹽酸清洗石墨烯+PMMA復(fù)合物一次，10分鐘； (6)蒸餾水清洗石墨烯+PMMA復(fù)合物三次，每次10分鐘，以牙科種植體頸部作為承載表面，從蒸餾水中挑取復(fù)合物，緩慢旋轉(zhuǎn)，使復(fù)合物自然貼附于種植體頸部圓柱狀的表面上，之后丙酮蒸汽熏蒸30分鐘。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:適當(dāng)條件的熱處理具體步驟為利用干烤箱，160°C加熱2小時(shí)，此條件與醫(yī)療領(lǐng)域干熱滅菌法的條件相同，在加強(qiáng)單層石墨烯與種植體頸部貼附強(qiáng)度的同時(shí)，還可以達(dá)到種植體滅菌的效果。4.如權(quán)利要求1所述的方法的應(yīng)用，該方法應(yīng)用于缺失牙種植修復(fù)，種植體的骨結(jié)合能力和抗感染能力明顯增強(qiáng)。
【文檔編號(hào)】A61L27/54GK105999404SQ201610307117
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】劉云松, 周永勝, 谷明, 夏丹丹
【申請人】北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院