本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，具體涉及一種新型生物活性牙科水泥及其制備。
背景技術(shù)：
：牙科水泥在牙科臨床上有著廣泛的應(yīng)用。按照功能，它可以分為牙科粘結(jié)水泥，牙科修復(fù)水泥以及起保護(hù)作用的牙科水泥。牙科水泥的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的過程，很多材料諸如丁香油氧化鋅，磷酸鋅，銀汞合金、玻璃水門子汀復(fù)合樹脂等都被用做牙科水泥。理想的牙科水泥必須具有良好的生物相容性，抗菌性和臨床操作性能。除此之外，生物活性作為衡量材料與牙本體結(jié)合性能的依據(jù)，也受到越來越多的牙科醫(yī)生及研究者的重視。最早的生物活性玻璃(bioactiveglass)是larryhench在1969年發(fā)明的(journalofmaterialsscience:materialsinmedicine,17(11),967-978)。它由46.1％的sio2,24.4％nao,26.9cao％和2.6％p2o5組成(摩爾比)。生物活性玻璃是首次發(fā)現(xiàn)的能與骨及生物組織鍵合的植入材料。這類材料能促進(jìn)成骨細(xì)胞的分化，促進(jìn)骨和植入材料的鍵合，從而修復(fù)受損機(jī)體組織。在此之前的生物材料以惰性材料為主，植入材料與骨和人體組織之間缺乏鍵合，導(dǎo)致連接強(qiáng)度低，易發(fā)生感染。因此larryhench的這一發(fā)現(xiàn)也開啟了生物材料研究新的時代。生物活性對于牙科水泥同樣重要，steven等(journalofestheticandrestorativedentistry，27(3)，155-166)通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)生物活性牙科水泥能誘導(dǎo)羥基磷灰石(hydroxyapatite,ha)在材料和牙本質(zhì)界面的形成，從而增強(qiáng)材料和牙本體的連接強(qiáng)度，降低二次齲齒的危險(xiǎn)。盡管如此，前面提到的丁香油氧化鋅，磷酸鋅，銀汞合金、玻璃水門子汀復(fù)合樹脂等材料都不具有生物活性。因此開發(fā)新一代的生物活性牙科水泥具有重要的研究及臨床意義。目前發(fā)現(xiàn)的生物活性材料主要以硅酸鈣類為主。硅酸鈣類材料水化后形成的si-oh基團(tuán)會首先吸附體液中的ca2+離子，從而進(jìn)一步吸附po43-離子，最終在材料與骨或者牙本體的界面形成羥基磷灰石。目前牙科水泥中應(yīng)用最多的硅酸鈣類材料是三氧礦化物材料(mineraltrioxideaggregate,mta)。mahmoudtorabinejad在1998年首先公開了用mta材料對牙洞進(jìn)行修復(fù)的方法(美國專利，5,769,638)。該mta材料主要成分和波特蘭水泥類似，可用于根管填充材料中。但早期的mta由于含有fe導(dǎo)致材料呈現(xiàn)灰色。primus等人在此基礎(chǔ)上公開了一種不含鐵的mta水泥的制造方法，這種mta也因此被稱作’白色mta’(美國專利，7,892,342)。目前mta水泥主要用于根尖充填，牙根及根間穿孔以及斷髓治療中。mta類材料目前最大的缺點(diǎn)是凝結(jié)時間過長和臨床操作性能差。凝結(jié)時間方面，普通的mta水泥通常需要3-4個小時進(jìn)行硬化。過長的凝結(jié)時間不但導(dǎo)致病人等待時間延長，而且使手術(shù)過程更加復(fù)雜。臨床操作性能方面，普通mta流動性比較差，拌和后容易呈現(xiàn)砂狀，顆粒之間不粘聚，不利于醫(yī)生的操作。特別在根管治療中，較差的流動性導(dǎo)致材料無法對根尖所有部分進(jìn)行填充，細(xì)菌在空隙中容易增殖從而導(dǎo)致二次感染。為解決這些問題，很多研究者嘗試用不同的方法對mta進(jìn)行改進(jìn)。這些方法能在一定程度上縮短凝結(jié)時間，但對牙科水泥的其他的性能會有不利影響。例如cacl2作為添加劑能有效減少mta的凝結(jié)時間，增加mta周圍的ph值(journalofendodontics,35(4),550-554)。但所需cacl2的量通常較大，而過多的氯離子對于材料的生物相容性和溶解度都有不利的影響。naocl2的加入能起到類似的效果，但會對材料的強(qiáng)度產(chǎn)生不利的影響(dentalmaterials,27(5),407-422)。其他嘗試的添加劑還包括nahpo4，ca(no3)2等(journalofendodontics,32(6),569-572)。但正如前面提到的，理想的牙科水泥必須同時具備生物相容性，抗菌性，臨床操作性和生物活性，而針對某一性能的改進(jìn)常常導(dǎo)致其他性能的降低。因此，進(jìn)一步研發(fā)凝結(jié)時間短，生物活性高，臨床操作性能好的的牙科水泥具有非常重要的意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種具有生物活性好、凝結(jié)時間短、流動性好的新型生物活性牙科水泥，并提供上述材料的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種生物活性牙科水泥，包括：鋁酸鈣化合物和硅酸鈣化合物。進(jìn)一步的，鋁酸鈣化合物為一鋁酸鈣、二鋁酸鈣、三鋁酸鈣或鐵鋁酸四鈣中的至少一種；所述鋁酸鈣化合物占所述生物活性牙科水泥固相質(zhì)量的10％～90％，優(yōu)選為10％～30％。進(jìn)一步的，硅酸鈣化合物為硅酸二鈣、硅酸三鈣或硅酸鈣凝膠中的至少一種，所述硅酸鈣化合物占所述生物活性牙科水泥固相質(zhì)量的10％～90％，優(yōu)選為70％～90％。進(jìn)一步的，生物活性牙科水泥還包括聚合物鹽溶液，所述聚合物鹽溶液為聚丙烯酸鹽溶液，所述水溶液與固相水泥的質(zhì)量比為1:2～1:4，優(yōu)選為1:2.5，固相水泥為上述鋁酸鈣化合物和硅酸鈣化合物。進(jìn)一步的，生物活性牙科水泥還包括輔助化合物，所述輔助化合物為碳酸鈣、碳酸鈉、硫酸鋇、磷酸鈣、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉或氯化鈣，所述輔助化合物占所述生物活性牙科水泥總質(zhì)量的20％。進(jìn)一步的，生物活性牙科水泥還包括x射線阻射材料，所述x射線阻射材料占所述生物活性牙科水泥總質(zhì)量的50％以下。進(jìn)一步的，x射線阻射材料為重金屬、重金屬氧化物、重金屬鹽中的至少一種。一種生物活性牙科水泥在牙科及整形外科中的應(yīng)用。硅酸鈣化合物和鋁酸鈣化合物通過溶膠-凝膠或者固相燒結(jié)法合成。其中溶膠凝膠法合成的化合物具有更好的生物活性，能更好促進(jìn)牙本體和材料的融合。液相為聚丙烯酸鹽溶液。在根管填充和其他一些牙科應(yīng)用中，可將x射線阻射材料如硫酸鋇，氧化鉍，碳酸鉍,氧化鋯，氧化鋅等加入牙科水泥中，增強(qiáng)x射線成像效果。本發(fā)明的新型生物活性牙科水泥的制備及其應(yīng)用，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.良好的生物活性，能誘導(dǎo)羥基磷灰石在材料與牙本體界面的形成，從而促進(jìn)增強(qiáng)牙本體與材料的融合；2.可控的凝結(jié)時間，凝結(jié)時間可以縮短至十分鐘；3.良好的流動性，方便臨床操作，減少材料與牙本體之間的空隙；4.良好的生物相容性，鋁離子的釋放量低。附圖說明圖1是為實(shí)施例1中硅酸鈣混合物的x射線衍射圖譜，如圖所示，該硅酸鈣混合物主要由硅酸二鈣，硅酸三鈣組成。圖2是實(shí)施例1中水泥樣品浸泡人體模擬液sbf前的掃描電子顯微鏡照片。圖3是實(shí)施例1中水泥樣品浸泡人體模擬液sbf后的掃描電子顯微鏡照片，如圖所示，圖片中的原型小顆粒為沉積在材料表面的羥基磷灰石，相比浸泡之前，浸泡后的樣品在表面形成了一層羥基磷灰石，證實(shí)該牙科水泥具有良好的生物活性。具體實(shí)施方式下面通過實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的新型生物活性牙科水泥的制備方法和應(yīng)用，但本發(fā)明并不局限于下述實(shí)施例中。實(shí)施例1生物活性牙科水泥的制備和其物理化學(xué)性能使用商用白色波特蘭水泥和主要成分為二鋁酸鈣的鋁酸鈣混合物作為固相原料。鋁酸鈣混合物通過氧化鈣與氧化鋁在高溫下燒結(jié)制成。將鋁酸鈣混合物與白色波特蘭水泥按重量比1:1進(jìn)行機(jī)械混合?；旌衔镉?0μm左右的篩網(wǎng)進(jìn)行過篩，顆粒的平均粒徑在20μm左右。液相為濃度10％的聚丙烯酸鈉溶液。取一定質(zhì)量的固體混合物與水溶液按3:1比例進(jìn)行混合。圖1顯示的x射線衍射圖譜顯示白色波特蘭水泥主要成分為硅酸三鈣，硅酸二鈣。對于水灰比在1:3左右的水泥，初凝時間約5分鐘，終凝時間約15分鐘。用這種方法制備的牙科水泥凝結(jié)時間短，流動性好，易于臨床操作。此牙科水泥的凝結(jié)時間可以進(jìn)一步通過變化水灰比和鋁酸二鈣的摻入量來進(jìn)行調(diào)節(jié)。牙科水泥生物活性測試測試了該牙科水泥的生物活性。將混合后的水泥漿體填入直徑6mm高1mm的圓柱體橡膠模具中。待水泥固化后脫模，將水泥試樣浸入模擬人體溶液(simulatedbodyfluid，sbf)中,每天更換溶液直至第七天。用蒸餾水清晰樣品并在60度條件下干燥，用sem觀察試樣表面，結(jié)果如圖2，圖3所示。結(jié)果顯示相比浸泡之前，浸泡之后的水泥表面能觀察到羥基磷灰石的生成，表明牙科水泥具有良好的生物活性。實(shí)施例2固相組成對牙科水泥凝結(jié)時間的影響測試了固相組成對牙科水泥凝結(jié)時間的影響。該測試根據(jù)鋁酸鈣含量的不同分為4組:(1)0％(2)10％(3)50％(4)90％。硅酸鈣混合物的含量隨鋁酸鈣含量的變化相應(yīng)變化。牙科水泥的其他原料和制備過程與實(shí)施例1相同。采用gillmoreneedle方法測量水泥的初凝和終凝時間，結(jié)果如下見表1:表1不同鋁酸鈣含量下的凝結(jié)時間鋁酸鈣含量(wt％)初凝時間(分鐘)終凝時間(分鐘)0％4024010％204050％51590％50180結(jié)果表明牙科水泥的凝結(jié)時間可以通過鋁酸鈣的含量進(jìn)行調(diào)節(jié)。制備的生物活性牙科水泥初凝時間最短約5分鐘，終凝時間最短約15分鐘。實(shí)施例3用于根管填充的帶有x射線阻射劑的牙科水泥在牙科水泥中加入zro2作為x射線阻射劑。牙科水泥的其他原料和制備過程與實(shí)施例1相同。平均粒徑20nm左右的zro2按20％質(zhì)量比加入到牙科水泥中，機(jī)械混合使其均勻。按水灰比1:3與液相進(jìn)行混合?；旌虾蟮乃酀{體填入直徑6mm,高1mm的圓柱體中。使用x射線對其進(jìn)行照射，其灰度與3mm厚的鋁板相當(dāng)，滿足根管填充材料對于x射線阻射性的要求。實(shí)施例4具有良好流動性、可注射的牙科水泥將聚丙烯酸鈉作為調(diào)節(jié)劑加入到水溶液中。牙科水泥固相的制備過程與實(shí)施例1相同。聚丙烯酸鈉以質(zhì)量比5％，10％，20％，30％加入到水溶液中。固相與液相按3:1進(jìn)行混合，混合后的水泥按照iso6876規(guī)定的方法測量牙科水泥的流動性。結(jié)果顯示水泥流動性隨聚丙烯酸鈉的量的增加而增強(qiáng)，5％的聚丙烯酸鈉的加入使流動性結(jié)果測試大于20mm，滿足iso6876中的規(guī)定。實(shí)施例5凝結(jié)時間可調(diào)控的牙科水泥使用na2hpo4作為輔助化合物調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間。牙科水泥的其他原料及制備過程與實(shí)施例1相同。na2hpo4作為輔助化合物按2％，4％，8％，16％質(zhì)量比加入到牙科水泥的固相中中，機(jī)械混合使其均勻。按水灰比1:3與液相進(jìn)行混合。采用gillmoreneedle方法測量水泥的初凝和終凝時間，結(jié)果如下:表2不同na2hpo4含量下的凝結(jié)時間結(jié)果顯示該牙科水泥的凝結(jié)時間可以通過na2hpo4的加入進(jìn)行調(diào)控，使其滿足臨床的需要。實(shí)施例6離子釋放測試(ca2+,al3+,si4+,mg2+)牙科水泥的其他原料及制備過程與實(shí)施例1相同。將混合后的牙科水泥填入直徑8mm高3mm的圓柱型模具中。待水泥完全固化后將其取出并放置在37℃的水溶液中。七天后將試樣取出，過濾得到濾液，用icp-aes測定其中ca2+,al3+,si4+和mg2+的含量，測試結(jié)果如下：表3不同組分時離子釋放量(mg/l)materialsal3+ca2+si4+mg2+20％casi1341005111.540％casi133835111.560％casi53995411.5結(jié)果顯示該牙科水泥的鋁離子在七天之內(nèi)的累積釋放量在150mg/l以內(nèi)，這一濃度的鋁離子在安全范圍之內(nèi)。實(shí)施例7牙科水泥的生物相容性牙科水泥的其他原料及制備過程與實(shí)施例1相同。將混合后的牙科水泥填入直徑12mm高2mm的圓柱型模具中。四小時后將水泥取出并浸泡在0.5％的氯化鈉溶液中7天。7天后將試樣取出并且浸泡在1ml的培養(yǎng)液。一天之后將試樣取出，溶液經(jīng)過過濾之后儲存起來，用于后續(xù)的相容性測試。實(shí)驗(yàn)中使用c2c12細(xì)胞進(jìn)行相容性測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示該牙科水泥無任何的細(xì)胞毒性。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)和方法實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)和方法方案的范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁12