一种牙科树脂填料及其制备方法和应用

本发明涉及生物医学材料。更具体地，涉及一种牙科树脂填料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、伴随着龋齿等牙齿疾病发生率的上升，牙齿损伤的修复和预防成为一个重要的课题。现如今的牙齿修复材料主要为光固化树脂与一些无机填料的形成的复合树脂。然而，这类复合树脂因其挠曲强度较低，所以在作为牙齿使用的过程中极易发生脱落和开裂。而且与传统牙科填充材料相比，口腔细菌更易在复合树脂表面进行黏附堆积，这些口腔细菌多数参与龋病的发展过程，因此直接导致了继发龋的发生，进而导致牙齿损伤修复失败，损伤牙髓。因此，开发新材料，提高牙科树脂的力学性能和抗菌性能，以延长树脂在口腔中的使用寿命，减少继发龋的发生是十分必要的。

2、近年来，关于纳米碳材料的研究不断发展，纳米金刚石作为纳米碳材料家族的重要一员具有独特的物理化学性质以及广阔的应用前景。具体的，纳米金刚石不仅继承了常规金刚石的一些优异性能，如具有高硬度和稳定性，而且还展现出许多块体材料不曾有的特征。此外，纳米金刚石还具有优异的生物相容性，因此，其在生物领域的应用也在近年来成为研究的热点。但是，纳米金刚石在牙齿修复材料基体中极易团聚，加入后引起牙齿修复材料生物相容性降低，进而难以发挥出纳米金刚石本身的良好性能。因此，开发一种在牙齿修复材料中具有良好分散性的纳米金刚石具有重要意义。

技术实现思路

1、基于以上问题，本发明的目的在于提供一种牙科树脂填料及其制备方法和应用。

2、为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

3、一方面，本发明提供一种牙科树脂填料，所述牙科树脂填料为表面偶联有硅烷偶联剂的纳米金刚石；

4、所述纳米金刚石为片状纳米金刚石。

5、进一步地，所述纳米金刚石的粒径为30～50纳米。

6、片状纳米金刚石相比纳米金刚石颗粒具有更加优异的力学性能，但是同时，片状纳米金刚石应用在牙齿修复材料中也更容易团聚。本发明发现，利用硅烷偶联剂在片状纳米金刚石和牙齿修复材料之间形成共价键，使牙齿修复材料与纳米金刚石之间紧密连接，可以提高片状纳米金刚石在牙齿修复材料如树脂中的分散性，而纳米金刚石在牙齿修复材料中的均匀分散，又促进了牙齿修复材料结构稳定性和机械性能的提高。此外，片状纳米金刚石具有更大的比表面积和表面活性，与牙齿修复材料复合后可明显改善修复材料的界面性能，增强其亲水性，在实用中更易于清洁。同时研究发现将表面硅烷偶联化的片状纳米金刚石用于制作牙齿修复材料，还可以使牙齿修复材料具有抗细菌粘附的特点。

7、进一步地，所述硅烷偶联剂与纳米金刚石的质量比为1:10～1:100。示例性的，所述硅烷偶联剂与纳米金刚石的质量比包括但不限于为1:10～1:50、1:10、1:50等。其中，硅烷偶联剂与纳米金刚石的质量比会影响最终纳米金刚石在牙齿修复材料中的分散程度。

8、进一步地，所述硅烷偶联剂选自kh550或kh570中的一种。

9、又一方面，本发明提供一种牙科树脂填料的制备方法，包括如下步骤：

10、将硅烷偶联剂、醇和水混合，进行一次搅拌，得混合液；

11、将所述混合液与纳米金刚石的水分散液混合，进行二次搅拌；

12、进行旋蒸和研磨处理，得到所述牙科树脂填料。

13、进一步地，所述一次搅拌的时间为15～60分钟。其中，所述一次搅拌中，硅烷偶联剂发生醇解，醇解后的硅烷偶联剂更易修饰在纳米金刚石表面。

14、进一步地，所述二次搅拌的温度为60～80℃，时间为3～4小时。

15、进一步地，所述纳米金刚石的水分散液中，纳米金刚石和水的质量比为1:150～1:250。

16、进一步地，所述混合液中，硅烷偶联剂、醇和水的质量比为1:1000～2000:50～70。

17、进一步地，所述研磨处理的时间为20～30分钟。其中，经过研磨的表面硅烷偶联化的纳米金刚石可以更加均匀的分散在牙齿修复材料中，但是研磨时间若是过长，会破坏硅烷偶联剂与纳米金刚石表面的相互作用力。

18、进一步地，所述旋蒸可以温和且快速的去除溶剂。

19、又一方面，本发明提供一种牙齿修复材料，所述牙齿修复材料的原料中包含如上所述的牙科树脂填料。

20、进一步地，所述牙科树脂填料的添加量占所述原料总质量的0.1～10％。

21、进一步地，所述牙科树脂填料的添加量占所述原料总质量的0.1～1％。

22、进一步地，所述牙科树脂填料的添加量占所述原料总质量的0.1～0.5％。

23、需要说明的是，所述牙齿修复材料可以是牙科树脂，也可以是牙科树脂与牙科树脂填料的混合物等常见修复牙齿的材料，优选为牙科树脂。

24、另外，如无特殊说明，本发明中所用原料均可通过市售商购获得，本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

25、本发明的有益效果如下：

26、(1)本发明提供的牙科树脂填料用于制作牙齿修复材料，不仅可以在不影响牙齿修复材料的生物相容性的情况下提高牙齿修复材料的机械性能，而且可以在较低的添加比例下显著延长牙齿修复材料的临床使用寿命。

27、(2)本发明提供的特定结构的牙科树脂填料用于制作牙齿修复材料，可以降低材料表面的细菌沉积率，进而有效降低继发龋的发生率。

28、(3)本发明的牙科树脂填料的制备工艺简单，工艺参数易控制，纳米金刚石粒径均匀，分散性好，适用于工业化生产。

技术特征：

1.一种牙科树脂填料，其特征在于，所述牙科树脂填料为表面偶联有硅烷偶联剂的纳米金刚石；

2.根据权利要求1所述的牙科树脂填料，其特征在于，所述硅烷偶联剂与纳米金刚石的质量比为1:10～1:100。

3.根据权利要求1所述的牙科树脂填料，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自kh550或kh570中的一种。

4.如权利要求1-3任一项所述的牙科树脂填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述一次搅拌的时间为15～60分钟；和/或

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述纳米金刚石的水分散液中，纳米金刚石和水的质量比为1:150～1:250。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合液中，硅烷偶联剂、醇和水的质量比为1:1000～2000:50～70。

8.一种牙齿修复材料，其特征在于，原料中包含如权利要求1-3任一项所述的牙科树脂填料。

9.根据权利要求8所述的牙齿修复材料，其特征在于，所述牙科树脂填料的添加量占所述原料总质量的0.1～10％。

10.根据权利要求8所述的牙齿修复材料，其特征在于，所述牙科树脂填料的添加量占所述原料总质量的0.1～1％。

技术总结本发明公开了一种牙科树脂填料及其制备方法和应用，所述牙科树脂填料为表面偶联有硅烷偶联剂的纳米金刚石；所述纳米金刚石为片状纳米金刚石。本发明提供的牙科树脂填料用于制作牙齿修复材料，在牙齿修复材料中分散良好，生物安全性高，而且可以提高牙齿修复材料原有的机械性能，改善牙齿修复材料界面性能，降低其接触角，使牙齿修复材料更易于清洁，具有抗细菌粘附的效果。技术研发人员：只金芳,冯宇宸,赵琪,孙天阳,高冠岳受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/21