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1、(10)授权公告号 CN 101647756 B (45)授权公告日 2012.07.04 CN 101647756 B *CN101647756B* (21)申请号 200910195489.1 (22)申请日 2009.09.10 A61K 6/083(2006.01) (73)专利权人 东华大学 地址 201620 上海市松江新城区人民北路 2999 号 (72)发明人 朱美芳 武永涛 范青青 周哲 张青红 俞昊 (74)专利代理机构 上海金盛协力知识产权代理 有限公司 31242 代理人 罗大忱 (54) 发明名称 一种用于牙根管充填材料的有机 / 无机纳米 杂化水凝胶 (57) 摘要。
2、 本发明涉及一种可用作牙根管充填材料的纳 米杂化水凝胶。本发明所说的用于牙根管充填材 料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶由硅烷偶联剂改 性的无机纳米颗粒、 单体、 引发剂和交联剂聚合而 成， 所说的无机纳米颗粒为 ZnO 和 ZrO2的混合纳 米颗粒 ； 所说的单体为酰胺类或酯类水溶性有机 化合物。本发明制备的有机 / 无机纳米杂化水凝 胶， 有特有的溶胀性能和良好生物相容性， 能够彻 底消除传统根管材料由于聚合收缩而引起的微隙 和冠方渗漏现象 ； 同时， 无毒副作用， 持久抗菌， 便于消毒、 使用和去除， X 线阻射以便于检查， 还 具有优异的稳定性和良好的服役行为。此外本发 明的凝胶力学性能。
3、较传统凝胶材料也有了很大的 提高， 具有很高的应用价值。 (51)Int.Cl. 审查员 师晓荣 权利要求书 1 页 说明书 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书 1 页 说明书 5 页 1/1 页 2 1. 用于牙根管充填材料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶， 其由硅烷偶联剂改性的无机纳 米颗粒、 单体、 引发剂和交联剂聚合而成， 所说的有机 / 无机纳米杂化水凝胶中改性无机纳 米颗粒占凝胶重量的1-10， 单体质量占凝胶质量的5-20， 引发剂质量占单体质量 的 0.2 -5， 交联剂占单体质量的 0.2 -10； 所说的无机纳米颗粒为 ZnO 和 Zr。
4、O2的混 合纳米颗粒 ； 所说的硅烷偶联剂为 - 甲基丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷、 乙烯基三乙氧基 硅烷、 乙烯基三甲氧基硅烷或乙烯基三(-甲氧基乙氧基)硅烷 ； 所说的单体为丙烯酰胺、 N- 异丙基丙烯酰胺、 N- 羟甲基丙烯酰胺或丙烯酸羟乙酯 ； 所说的引发剂为过硫酸钾、 过硫 酸铵、 过硫酸钠或 - 酮戊二酸 ； 所说的交联剂为 N， N - 亚甲基双丙烯酰胺。 2. 如权利要求 1 所述的用于牙根管充填材料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶， 其特征在 于 ： 所说的 ZnO 和 ZrO2混合纳米颗粒中 ZnO 和 ZrO2的重量比为 30 1-100 1。 3. 如权利要求 1 所述的用于。
5、牙根管充填材料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶， 其特征在 于 ： 所说的 ZnO 和 ZrO2纳米颗粒粒径小于 100 纳米大于 0.1 纳米。 4.权利要求1-3所述的任一用于牙根管充填材料的有机/无机纳米杂化水凝胶的制备 方法， 包括如下步骤 ： (1) 将硅烷偶联剂在酸性条件下水解， 然后加入 ZnO、 ZrO2纳米颗粒的水悬浮液， 调节 pH 值至 9-11， 超声条件下反应， 反应结束后洗脱未反应的硅烷偶联剂， 干燥 ； (2) 将步骤 (1) 制得的改性无机纳米颗粒溶于水中， 制备改性无机纳米颗粒悬浮液， 然 后加入单体、 引发剂、 交联剂及催化剂， 在 0-20 度条件下聚 合反。
6、应完全。 5. 如权利要求 4 所述的用于牙根管充填材料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶的制备方 法， 其特征在于 ： 步骤(1)所说的酸性条件是指控制pH值在3-4 ； 水解液使用乙醇和水的混 合液。 6. 如权利要求 4 所述的用于牙根管充填材料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶的制备方 法， 其特征在于 ： 步骤 (1) 制得的改性无机纳米颗粒中硅烷偶联剂的质量含量占无机纳米 颗粒的 1 -10。 7. 如权利要求 4 所述的用于牙根管充填材料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶的制备方 法， 其特征在于 ： 步骤 (2) 使用的催化剂是 N， N， N ， N - 四甲基乙二胺、 三乙醇胺中的一种。
7、。 8. 如权利要求 7 所述的用于牙根管充填材料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶的制备方 法， 其特征在于 ： 步骤 (2) 使用的催化剂占单体总质量的 0.2 -5。 9. 如权利要求 4 所述的用于牙根管充填材料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶的制备方 法， 其特征在于 ： 步骤 (2) 用紫外光照射的方法进行催化。 10. 如权利要求 4 所述的用于牙根管充填材料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶的制备方 法， 其特征在于 ： 纳米杂化凝胶的制备在毛细玻璃管中进行。 权 利 要 求 书 CN 101647756 B 2 1/5 页 3 一种用于牙根管充填材料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶 技术。
8、领域 0001 本发明涉及一种高分子聚合物， 特别是一种可用作牙根管充填材料的纳米杂化水 凝胶。 背景技术 0002 口腔疾病作为常见病和多发病， 严重影响人类健康。 其中龋病的发病率高达80， 与心脑血管疾病、 肿瘤一起被世界卫生组织列为 21 世纪需要重点防治的三大非传染性疾 病， 在我国有超过 10 亿人患有龋病， 重症必治患者在 6 亿以上。牙髓病及根尖周病极易由 龋病引起， 发病率居高不下， 对人体健康产生了极大的危害。根管治疗是进行牙髓病和根 尖周病治疗的唯一有效方法， 通过对根管进行清理和消毒， 并利用充填材料进行严密充填， 去除根管内容物对根尖周围组织的不良刺激， 可以防止根尖。
9、周病变或促进根尖周病变的愈 合。根管充填材料是影响根管治疗效果的最为关键的因素。 0003 传统的根管充填材料由牙胶尖和糊剂构成， 由于聚合收缩的存在往往在充填材料 与根管壁间出现缝隙或者出现冠方渗漏现象， 造成根管治疗的失败。而利用高分子水凝胶 的溶胀性能有望彻底消除目前使用的根管充填材料存在的这一缺陷。 水凝胶是水作溶剂的 溶胀交联的亲水性高分子而成的粘弹体， 是一种特殊的软湿性材料。 自然界中， 生物活体组 织大部分都是由水凝胶组成， 不止是皮肤、 眼睛、 组织器官， 还包括牙齿、 骨头和指甲等。人 工合成水凝胶材料在物理性质方面比其它任何人工合成材料更像活体组织， 因而广泛的应 用于医。
10、疗及生体组织工程中。水凝胶在医学应用方面有两个明显优点， 首先是其扩展特性 和对水分子等的透过性， 这使得其生物相容性优良 ； 其次， 其橡胶般的密度能够减少对周围 细胞和组织的机械刺激， 即力学相容性良好。 0004 使用有机 / 无机纳米杂化技术， 制备生物相容性优异的有机 / 无机纳米杂化水凝 胶， 在提高其力学性能、 调节溶胀行为的基础上进一步赋予复合凝胶抗菌功能， 可使其满足 其作为优质根管充填材料的各项要求。有机 / 无机杂化纳米复合凝胶作为根管充填材料进 行根管治疗， 有望彻底解决目前使用的根管充填材料存在的缺陷， 进一步提高根管治疗的 效果， 具有广阔的生产、 应用前景。 发明。
11、内容 0005 本发明的目的就是解决上述现有技术的缺陷， 提供一种用于牙根管充填材料的有 机/无机纳米杂化水凝胶， 利用该有机/无机纳米杂化水凝胶， 解决了充填材料因聚合收缩 而引起的与根管壁间出现缝隙或者出现冠方渗漏现象， 同时还具有抗菌性能。 0006 本发明的另一个目的是提供所说有机 / 无机纳米杂化水凝胶的制备方法。 0007 用于牙根管充填材料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶， 其由硅烷偶联剂改性的无机 纳米颗粒、 单体、 引发剂和交联剂聚合而成， 所说的无机纳米颗粒为 ZnO 和 ZrO2的混合纳米 颗粒 ； 所说的单体为酰胺类或酯类水溶性有机化合物。 0008 上述的硅烷偶联剂， 。
12、为端基带有乙烯基基团的一类硅烷偶联剂， 包括 - 甲基 说 明 书 CN 101647756 B 3 2/5 页 4 丙烯酰氧基丙基三甲基硅烷 (A174)、 乙烯基三乙氧基硅烷 (A151)、 乙烯基三甲氧基硅烷 (A171) 及乙烯基三 (- 甲氧基乙氧基 ) 硅烷 (A172)。 0009 上述的 ZnO 和 ZrO2纳米颗粒， 其粒径优选范围小于 100 纳米大于 0.1 纳米 ； ZnO 和 ZrO2混合纳米颗粒中 ZnO 和 ZrO2的重量比为 30 1-100 1。 0010 上述的酰胺类单体优选丙烯酰胺、 N- 异丙基丙烯酰胺、 N- 羟甲基丙烯酰胺、 等水 溶性化合物 ； 酯。
13、类单体优选丙烯酸羟乙酯等水溶性化合物。 0011 上述的交联剂优选 N， N - 亚甲基双丙烯酰胺。 0012 上述的引发剂包括水溶性自由基引发剂或光引发剂， 其中自由基引发剂包括过硫 酸钾、 过硫酸铵和过硫酸钠， 光引发剂包括 - 酮戊二酸。 0013 有机 / 无机纳米杂化水凝胶， 其中改性无机纳米颗粒占凝胶重量的 1 -10， 单 体质量占凝胶质量的 5 -20， 引发剂质量占单体质量的 0.2 -5， 交联剂占单体质量 的 0.2 -10。 0014 上述用于牙根管充填材料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶的制备方法， 包括如下步 骤 ： 0015 (3)将硅烷偶联剂在酸性条件下水解， 然。
14、后加入ZnO、 ZrO2纳米颗粒的水悬浮液， 调 节 pH 值至 9-11， 超声条件下反应， 反应结束后洗脱未反应的硅烷偶联剂， 干燥 ； 0016 (4) 将步骤 (1) 制得的改性无机纳米颗粒溶于水中， 制备改性无机纳米颗粒悬浮 液， 然后加入单体、 引发剂、 交联剂及催化剂， 在 0-20 度条件下聚合反应完全。 0017 上述步骤 (1) 所说的酸性条件优选的方案是控制 pH 值在 3-4 ； 水解液使用乙 醇和水的混合液 ； 制得的改性无机纳米颗粒中硅烷偶联剂的质量含量占无机纳米颗粒的 1 -10。 0018 上述的步骤 (2)， 聚合反应一般在 20-30h 反应完全， 即可得到。
15、用于牙根管充填的 纳米杂化水凝胶。使用的催化剂可以是 N， N， N ， N - 四甲基乙二胺、 三乙醇胺、 代硫酸钠中 的一种， 催化剂占单体总质量的 0.2 -5 ； 也可以用紫外光照射的方法进行催化， 即利用 能够发射紫外光的灯管进行辐射。为了方便作为牙根管充填材料的应用， 纳米杂化凝胶的 制备在毛细玻璃管中进行。 0019 本发明的有益效果 ： 0020 本发明方法制备的用于牙根管充填材料的有机 / 无机纳米杂化水凝胶， 由于其特 有的溶胀性能和良好生物相容性， 能够彻底消除传统根管材料由于聚合收缩而引起的微隙 和冠方渗漏现象。同时， 无毒副作用， 持久抗菌， 便于消毒、 使用和去除，。
16、 X 线阻射以便于检 查， 还具有优异的稳定性和良好的服役行为。此外本发明的凝胶力学性能较传统凝胶材料 也有了很大的提高。本发明使用的制备方法工艺简单、 聚合率高、 原料选择范围大， 具有很 高的应用价值。 具体实施方式 0021 下面结合具体实施例， 进一步阐述本发明。 应理解， 这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。 此外应理解， 在阅读了本发明讲授的内容之后， 本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改， 这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。 说 明 书 CN 101647756 B 4 3/5 页 5 0022 实施例 1 0023 三口烧瓶中加入。
17、 200ml 乙醇与去离子水的混合液 ( 体积比 95 5)， 调 pH 值至 3-4， 然后加入 50g 硅烷偶联剂 A174， 室温下水解 3h。将 10g 无机纳米颗粒 (ZnO ZrO2 50 1) 分散到 200ml 去离子水中， 加入三口烧瓶中， 70条件下超声 1h， 然后在 30min 内 缓慢滴加上述水解中制备的硅烷偶联剂溶液5g， 之后调节溶液pH值至9-11， 70超声条件 下继续反应 3 小时。改性结束后用乙醇溶液洗脱未反应的硅烷偶联剂， 干燥后得改性无机 纳米抗菌粉体。取 0.1g 改性后的无机纳米粉体， 分散到 10ml 去离子水中， 充分搅拌加入 0.5g N- 。
18、异丙基丙烯酰胺， 通 N230min， 加入 N， N - 亚甲基双丙烯酰胺 0.01g， - 酮戊二酸 0.01g， 继续搅拌五分钟， 然后将溶液注入毛细玻璃管中， 0-20条件下紫外光引发聚合， 制 备用于牙根管充填的纳米杂化凝胶。 0024 实施例 2 0025 三口烧瓶中加入 200ml 乙醇与去离子水的混合液 ( 体积比 95 5)， 调 pH 值至 3-4， 然后加入 50g 硅烷偶联剂 A151， 室温下水解 3h。将 10g 无机纳米颗粒 (ZnO ZrO2 50 1) 分散到 200ml 去离子水中， 加入三口烧瓶中， 70条件下超声 1h， 然后在 30min 内 缓慢滴加。
19、步骤上述水解中制备的硅烷偶联剂溶液5g， 之后调节溶液pH值至9-11， 70超声 条件下继续反应 3 小时。改性结束后用乙醇溶液洗脱未反应的硅烷偶联剂， 干燥后得改性 无机纳米抗菌粉体。取 0.1g 改性后的无机纳米粉体， 分散到 10ml 去离子水中， 充分搅拌加 入 2g N- 异丙基丙烯酰胺， 通 N2 30min， 加入 N， N - 亚甲基双丙烯酰胺 0.02g， - 酮戊二 酸 0.02g， 继续搅拌五分钟， 然后将溶液注入毛细玻璃管中， 0-20条件下紫外光引发聚合， 制备用于牙根管充填的纳米杂化凝胶。 0026 实施例 3 0027 三口烧瓶中加入 200ml 乙醇与去离子水。
20、的混合液 ( 体积比 95 5)， 调 pH 值至 3-4， 然后加入 50g 硅烷偶联剂 A174， 室温下水解 3h。将 10g 无机纳米颗粒 (ZnO ZrO2 80 1) 分散到 200ml 去离子水中， 加入三口烧瓶中， 70条件下超声 1h， 然后在 30min 内 缓慢滴加步骤上述水解中制备的硅烷偶联剂溶液5g， 之后调节溶液pH值至9-11， 70超声 条件下继续反应 3 小时。改性结束后用乙醇溶液洗脱未反应的硅烷偶联剂， 干燥后得改性 无机纳米抗菌粉体。取 1g 改性后的无机纳米粉体， 分散到 10ml 去离子水中， 充分搅拌加入 0.5g N- 羟甲基丙烯酰胺， 通 N23。
21、0min， 加入 N， N - 亚甲基双丙烯酰胺 0.01g， - 酮戊二酸 0.01g， 继续搅拌五分钟， 然后将溶液注入毛细玻璃管中， 0-20条件下紫外光引发聚合， 制 备用于牙根管充填的纳米杂化凝胶。 0028 实施例 4 0029 三口烧瓶中加入 200ml 乙醇与去离子水的混合液 ( 体积比 95 5)， 调 pH 值至 3-4， 然后加入 50g 硅烷偶联剂 A171， 室温下水解 3h。将 10g 无机纳米颗粒 (ZnO ZrO2 80 1) 分散到 200ml 去离子水中， 加入三口烧瓶中， 70条件下超声 1h， 然后在 30min 内 缓慢滴加步骤上述水解中制备的硅烷偶联。
22、剂溶液5g， 之后调节溶液pH值至9-11， 70超声 条件下继续反应 3 小时。改性结束后用乙醇溶液洗脱未反应的硅烷偶联剂， 干燥后得改性 无机纳米抗菌粉体。取 1g 改性后的无机纳米粉体， 分散到 10ml 去离子水中， 充分搅拌加入 2g 丙烯酰胺， 通 N230min， 加入 N， N - 亚甲基双丙烯酰胺 0.02g， - 酮戊二酸 0.02g， 继续 搅拌五分钟， 然后将溶液注入毛细玻璃管中， 0-20条件下紫外光引发聚合， 制备用于牙根 说 明 书 CN 101647756 B 5 4/5 页 6 管充填的纳米杂化凝胶。 0030 实施例 5 0031 三口烧瓶中加入 200ml。
23、 乙醇与去离子水的混合液 ( 体积比 95 5)， 调 pH 值至 3-4， 然后加入 50g 硅烷偶联剂 A174， 室温下水解 3h。将 20g 无机纳米颗粒 (ZnO ZrO2 100 1) 分散到 200ml 去离子水中， 加入三口烧瓶中， 70条件下超声 1h， 然后在 30min 内缓慢滴加步骤上述水解中制备的硅烷偶联剂溶液 10g， 之后调节溶液 pH 值至 9-11， 70 超声条件下继续反应 3 小时。改性结束后用乙醇溶液洗脱未反应的硅烷偶联剂， 干燥后得 改性无机纳米抗菌粉体。取 0.1g 改性后的无机纳米粉体， 分散到 10ml 去离子水中， 充分 搅拌加入 0.5g 丙。
24、烯酸羟乙酯， 通 N230min， 加入 N， N - 亚甲基双丙烯酰胺 0.01g， 过硫酸钾 0.01g 及 12lN， N， N ， N - 四甲基乙二胺， 继续搅拌五分钟， 然后将溶液注入毛细玻璃管 中， 0-20条件下聚合 30h， 制备用于牙根管充填的纳米杂化凝胶。 0032 实施例 6 0033 三口烧瓶中加入 200ml 乙醇与去离子水的混合液 ( 体积比 95 5)， 调 pH 值至 3-4， 然后加入 50g 硅烷偶联剂 A172， 室温下水解 3h。将 20g 无机纳米颗粒 (ZnO ZrO2 100 1) 分散到 200ml 去离子水中， 加入三口烧瓶中， 70条件下超。
25、声 1h， 然后在 30min 内 缓慢滴加步骤上述水解中制备的硅烷偶联剂溶液 10g， 之后调节溶液 pH 值至 9-11， 70超 声条件下继续反应 3 小时。改性结束后用乙醇溶液洗脱未反应的硅烷偶联剂， 干燥后得改 性无机纳米抗菌粉体。取 0.1g 改性后的无机纳米粉体， 分散到 10ml 去离子水中， 充分搅拌 加入2g丙烯酸羟乙酯， 通N230min， 加入N， N -亚甲基双丙烯酰胺0.02g， 过硫酸钾0.02g及 12lN， N， N ， N - 四甲基乙二胺， 继续搅拌五分钟， 然后将溶液注入毛细玻璃管中， 0-20 条件下聚合 30h， 制备用于牙根管充填的纳米杂化凝胶。 。
26、0034 实施例 7 0035 三口烧瓶中加入 200ml 乙醇与去离子水的混合液 ( 体积比 95 5)， 调 pH 值至 3-4， 然后加入 50g 硅烷偶联剂 A174， 室温下水解 3h。将 20g 无机纳米颗粒 (ZnO ZrO2 501)分散到200ml去离子水中， 加入三口烧瓶中， 70条件下超声1h， 然后在30min内缓 慢滴加步骤上述水解中制备的硅烷偶联剂溶液 10g， 之后调节溶液 pH 值至 9-11， 70超声 条件下继续反应 3 小时。改性结束后用乙醇溶液洗脱未反应的硅烷偶联剂， 干燥后得改性 无机纳米抗菌粉体。取 1g 改性后的无机纳米粉体， 分散到 10ml 去。
27、离子水中， 充分搅拌加入 0.5g 丙烯酸羟乙酯， 通 N230min， 加入 N， N - 亚甲基双丙烯酰胺 0.01g， 过硫酸钾 0.01g 及 12lN， N， N ， N - 四甲基乙二胺， 继续搅拌五分钟， 然后将溶液注入毛细玻璃管中， 0-20 条件下聚合 30h， 制备用于牙根管充填的纳米杂化凝胶。 0036 实施例 8 0037 三口烧瓶中加入 200ml 乙醇与去离子水的混合液 ( 体积比 95 5)， 调 pH 值至 3-4， 然后加入 50g 硅烷偶联剂 A174， 室温下水解 3h。将 20g 无机纳米颗粒 (ZnO ZrO2 35 1) 分散到 200ml 去离子水。
28、中， 加入三口烧瓶中， 70条件下超声 1h， 然后在 30min 内 缓慢滴加步骤上述水解中制备的硅烷偶联剂溶液 10g， 之后调节溶液 pH 值至 9-11， 70超 声条件下继续反应 3 小时。改性结束后用乙醇溶液洗脱未反应的硅烷偶联剂， 干燥后得改 性无机纳米抗菌粉体。取 1g 改性后的无机纳米粉体， 分散到 10ml 去离子水中， 充分搅拌加 入 2g 丙烯酸羟乙酯， 通 N230min， 加入 N， N - 亚甲基双丙烯酰胺 0.02g， 过硫酸钾 0.02g 及 说 明 书 CN 101647756 B 6 5/5 页 7 12lN， N， N ， N - 四甲基乙二胺， 继续搅拌五分钟， 然后将溶液注入毛细玻璃管中， 0-20 条件下聚合 30h， 制备用于牙根管充填的纳米杂化凝胶。 说 明 书 CN 101647756 B 7 。