牙周炎和种植体周围炎治疗药物及其制备方法

1.本发明属于一种牙科疾病治疗药物，特别是涉及一种牙周炎和种植体周围炎治疗药物及其制备方法。


背景技术：

2.牙周炎是口腔临床常见疾病，累及全球人口10-15％，造成牙周附着丧失和牙槽骨吸收，与糖尿病、心血管疾病、癌症等全身性疾病密切相关，严重危害人类健康。种植体周围炎发病率在患者水平和植体水平分别高达18.5％和12.8％，控制不佳可导致种植失败。高效清除菌斑生物膜和促进牙槽骨再生以修复骨缺损是牙周炎和种植体周围炎治疗的两大瓶颈问题。一方面，临床治疗常用的清除生物膜方法为基础治疗(主要是机械洁刮治方法清除牙石和菌斑生物膜)辅以全身或局部抗生素药物。机械治疗可能导致牙龈损伤和种植体表面磨损等不足，且难以进入牙周袋、种植体周袋等深部，导致无法彻底高效清除生物膜；抗生素药物多采用局部或全身应用硝基咪唑类(甲硝唑、替硝唑、奥硝唑)、四环素类、大环内酯类等抗生素作为机械治疗的辅助；而抗生素的局部应用，通常采用纤维、凝胶、碎片或微球作为载体来进行药物的负载和递送，虽然可以有效控制炎症、延缓病程，但难以彻底高效清除菌斑生物膜。有学者采用光动力抗菌治疗牙周炎，然而，由于牙周袋的乏氧环境而应用受限。另一方面，在牙周炎和种植体周围炎清除生物膜后，获得骨再生对于牙周和种植体周缺损骨组织的修复以实现功能重建具有极为重要的作用。目前常采用引导组织再生术或者干细胞移植等方法实现，但是存在着手术增加患者痛苦和费用以及干细胞伦理和费用昂贵等问题，限制了其广泛应用。不仅如此，现有药物难以兼顾清除生物膜和促进骨再生上述两个瓶颈问题，导致就诊次数和费用增加，同时难以实现精准治疗，疗效欠佳。
3.由于种植体周围组织与天然牙牙周组织在结构上存在的差异和种植体材料的特性，导致种植体表面菌斑生物膜的清除较之牙周炎更为困难。因此，与牙周炎治疗相比，种植体周围炎的治疗中药物的辅助作用尤为重要。因此，寻找一种能够在高效清除菌斑生物膜的同时，促进牙槽骨再生的药物对于治疗牙周炎和种植体周围炎至关重要，是口腔医学的重点和难点。
4.归纳起来现有技术存在的问题有：
5.1.临床常用的机械治疗辅以抗生素应用方法虽然可在一定程度上清除菌斑生物膜，但是常用的抗生素难以到达牙周袋、种植体周袋深部和根分叉等部位，导致无法彻底高效清除生物膜。
6.2.牙周炎和种植体周围炎时，机械治疗采用器械进行龈上洁治和龈下根面平整的治疗过程中，有可能造成牙龈出血、结合上皮撕裂、结缔组织和根面等组织损伤以及种植体表面磨损和种植体周围组织损伤等不足；同时，机械治疗难以精准作用于牙周炎和种植体周围炎病变局部，可能导致对健康组织的损伤。
7.3.抗生素全身给药虽然可辅助清除菌斑生物膜并控制炎症、延缓病程，但全身用药通过血液循环达到牙周病原体所在处，存在诸如产生细菌耐药性、药物不良反应、患者依
从性不确定和龈下药物浓度较低等问题。种植体周围炎治疗中抗生素的全身应用多基于经验或者习惯，缺乏指导性方案，疗效存在争议，同时除了诸如药物不良反应、患者依从性不确定和龈下药物浓度较低等问题之外，还可能导致由机会致病菌、酵母菌或者病毒等引起的二重感染。
8.4.抗生素局部应用药物效果明确，但是仍需寻找更为有效的配伍、剂型或给药方式等，从而达到减少给药次数、增加疗效和降低不良反应等目的。
9.5.光动力抗菌通过光照激活光敏剂产生ros灭菌。然而，ros是双刃剑，在发挥抗菌功效的同时，会导致氧化应激状态而加重牙周炎症。同时，牙周炎病变局部多为乏氧环境，缺乏光动力治疗所需的氧，导致光动力抗菌在牙周炎治疗中的应用受限。
10.6.牙周炎和种植体周围炎治疗的终极目标是使遭受炎症破坏的骨组织得以再生。牙周炎和种植体周围炎所造成的炎症和氧化应激微环境是组织破坏的病因。在常规机械治疗或手术治疗清除生物膜后，现有药物无法改善局部炎症环境和氧化应激状态，不利于骨再生。因此，需要调控牙周和种植体周病变局部炎症和氧化应激微环境，促进骨再生。
11.7.引导组织再生术是恢复牙周炎和种植体周围炎造成的牙周组织缺损的有效方法，主要是通过手术将生物屏障膜放置于牙周缺损区与牙龈组织之间，将二者相隔离，防止牙龈上皮组织向下方的牙周/种植体周缺损区快速生长，从而为组织再生创造一个相对封闭的良好环境，从而引导骨再生。但是存在的问题是需要进行手术治疗，增加患者费用和痛苦。
12.8.干细胞移植方法可以有效促进牙周病变组织的骨再生。然而，干细胞除了可能引发伦理问题之外，还存在细胞培养、储存所带来移植费用高昂等不足，带来牙周炎治疗费用的增加。
13.9.现有药物大多单独具有抗生物膜功效或促进牙槽骨再生的作用，无法实现在抗生物膜的同时，促进牙槽骨再生，导致患者需要反复就诊、分别治疗，并难以达到理想的治疗效果。因此，需要寻找一种药物，兼具抗生物膜和促骨再生功效，在提高治疗效果的同时，减少患者就诊次数和相应的时间成本和治疗费用，高效治疗牙周炎和种植体周围炎。


技术实现要素：

14.本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种牙周炎和种植体周围炎治疗的光控纳米药物及其制备方法。
15.本发明为解决公知技术中存在的技术问题对于牙周炎和种植体周围炎治疗的光控纳米药物所采取的技术方案是：它是由介孔普鲁士蓝(mesoporous prussianblue,mpb)纳米粒子和沸石咪唑骨架-8(zeolitic imidazolate framework-8,zif-8) 纳米粒子组成的复合结构的药物。
16.本发明还可以采用如下技术方案：
17.1.所述的复合结构的药物是以所述的介孔普鲁士蓝(mesoporous prussian blue, mpb)纳米粒子为核，所述的沸石咪唑骨架-8(zeolitic imidazolate framework-8, zif-8)纳米粒子为壳的复合结构的药物。
18.本发明为解决公知技术中存在的技术问题对于牙周炎和种植体周围炎治疗的光控纳米药物的制备方法是：
19.1.所述的复合结构的药物即mpb@zif-8光控纳米药物的构建包括以下步骤：
20.(1)制备zif-8晶体
21.(2)制备mpb粉末
22.(3)mpb@zif-8光控纳米药物的构建
23.将20mg mpb分散于10ml甲醇溶液中，将1ml浓度为25yμm的硝酸锌溶液加入上述mpb溶液中，搅拌，继续加入1ml浓度为49.94yμm的2
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甲基咪唑溶液，搅拌；重复以上操作2-8次，将混合溶液继续搅拌，离心并收集沉淀，甲醇和去离子水分别洗涤沉淀，离心干燥、收集mpb@zif-8光控纳米药物，其中y为1至24之间的一个常数。
24.本发明具有的优点和积极效果是：
25.1.针对现有抗生素全身或局部应用难以彻底高效清除菌斑生物膜的问题，使用本发明的光控纳米药物采用光热治疗(photothermal therapy，ptt)抗菌，在近红外光照射时，可达到牙周袋、种植体周袋深部和根分叉等部位，精准作用于病变组织局部，实现全覆盖、无死角、高效清除生物膜。
26.2.针对现有机械治疗时器械对于牙周组织和种植体及种植体周围组织损伤的问题，使用本发明的光控纳米药物配合光热治疗抗菌，具有时空可控性优势，在近红外光照射下，精准作用于牙周炎和种植体周围炎病变部位：一方面代替器械进入病变组织深部，在最大程度上减小牙周组织和种植体及种植体周围组织损伤；另一方面，通过光控实现精准作用于病变局部，减轻对周围健康组织的损伤。
27.3.针对常规抗生素全身应用导致产生细菌耐药性、药物不良反应、患者依从性不确定和龈下药物浓度较低等不足，本发明采用局部使用光控纳米药物配合光热治疗以达到抗生物膜的目的。由于光热抗菌机制为通过光热裂解细菌并破坏生物膜，既可避免抗生素的耐药性问题，又可规避全身应用抗生素所带来的药物不良反应、患者依从性不确定和龈下药物浓度较低等不足，还可避免由机会致病菌、酵母菌或者病毒等引起的种植体二重感染。
28.4.针对抗生素局部给药急需解决的通过改进药物配伍、剂型或给药方式，从而减少给药次数、增加疗效或者降低不良反应等问题，本发明采用局部使用光控纳米药物，兼具高效清除生物膜和促进骨再生双重功效，从而通过提高药效，减少给药次数并降低不良反应，高效治疗牙周炎和种植体周围炎。
29.5.针对光动力抗菌治疗牙周炎产生ros，在抗菌的同时，导致过度氧化应激状态并加重牙周和种植体周炎症的问题和由于牙周袋/种植体袋和生物膜内部为厌氧环境，缺少氧，而光动力抗菌依赖氧发挥作用的局限性，本发明采用光热治疗，无需氧的存在，即可高效抗生物膜，同时有效避免ros带来的副作用。
30.6.针对发生牙周炎和种植体周围炎时，菌斑生物膜清除后遗留的局部炎症环境和氧化应激状态阻碍干细胞正常成骨分化，不利于牙周骨再生的问题，本发明通过构建光控纳米药物，调控牙周和种植体周病变局部炎症和氧化应激微环境、营造促进骨再生的微环境，促进抗生物膜治疗后的牙槽骨再生，有效治疗牙周炎和种植体周围炎。
31.7.针对引导骨再生术存在的由手术治疗带来的手术痛苦和治疗费用增加的问题，本发明仅仅通过牙周袋和种植体袋局部药物应用即可促进牙槽骨再生，从而减少患者手术治疗的痛苦和费用，有效治疗牙周炎和种植体周围炎。
32.8.针对干细胞移植法潜在的伦理问题和移植费用高昂等不足，本发明采用局部使用光控纳米药物，促进牙槽骨再生，可避免伦理问题并降低患者治疗费用。
33.9.现有药物难以同时解决牙周炎和种植体周围炎治疗中的两个瓶颈问题：高效清除菌斑生物膜和促进牙槽骨再生，导致患者需要反复就诊、分别进行清除菌斑生物膜和促进牙槽骨再生治疗，并难以达到理想的疗效。采用本发明所述方法，通过光控纳米药物在牙周炎/种植体周围炎病变局部应用，可以同时解决抗生物膜和促骨再生两个问题，减少患者就诊次数和相应的时间成本和治疗费用，并获得良好的疗效，更为高效的治疗牙周炎和种植体周围炎。
具体实施方式
34.为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例详细说明如下：
35.实施例1
36.mpb@zif-8光控纳米药物的构建为以下步骤：
37.(1)制备zif-8晶体
38.将1ml浓度为25μm硝酸锌甲醇溶液逐滴加入10ml甲醇中，搅拌5min，继续向内逐滴加入1ml浓度为49.94μm 2-甲基咪唑甲醇溶液，搅拌5min；重复以上操作4次后，将混合液继续搅拌2h，10,000rpm离心并30min收集沉淀，甲醇和去离子水分别洗涤沉淀3次，离心干燥、收集zif-8晶体；
39.(2)制备mpb粉末
40.将3.0g聚乙烯比咯烷酮，132mg铁氰化钾加入到40ml盐酸溶液中搅拌直至溶液澄清；将所得溶液倒入反应釜中，放入电热炉中80℃下反应20h；反应结束后，10,000rpm离心30min收集沉淀，无水乙醇和去离子水分别洗涤沉淀3次，离心干燥、收集mpb粉末；
41.(3)mpb@zif-8光控纳米药物的构建
42.将20mg mpb均匀分散于10ml甲醇溶液中，将1ml浓度为500μm硝酸锌溶液逐滴加入上述mpb溶液中,搅拌5min后，继续向内逐滴加入1ml浓度为998.8μm的2-甲基咪唑溶液,搅拌5min；重复以上操作5次，将混合溶液继续搅拌2h,10,000rpm离心30min收集沉淀，甲醇和去离子水分别洗涤沉淀 3次，离心干燥、收集mpb@zif-8光控纳米药物。
43.实施例2
44.mpb@zif-8光控纳米药物的构建为以下步骤：
45.(1)制备zif-8晶体
46.将1ml浓度为25μm硝酸锌甲醇溶液逐滴加入10ml甲醇中，搅拌5min，继续向内逐滴加入1ml浓度为49.94μm 2-甲基咪唑甲醇溶液，搅拌5min；重复以上操作4次后，将混合液继续搅拌2h，10,000rpm离心30min收集沉淀，甲醇和去离子水分别洗涤沉淀3次，离心干燥、收集zif-8晶体；
47.(2)制备mpb粉末
48.将3.0g聚乙烯比咯烷酮，132mg铁氰化钾加入到40ml盐酸溶液中搅拌直至溶液澄清；将所得溶液倒入反应釜中，放入电热炉中80℃下反应20h；反应结束后，10,000rpm离心30min收集沉淀，无水乙醇和去离子水分别洗涤沉淀3次，离心干燥、收集mpb粉末；
49.(3)mpb@zif-8光控纳米药物的构建
50.将20mg mpb均匀分散于10ml甲醇溶液中，将1ml浓度为600μm硝酸锌溶液逐滴加入上述mpb溶液中，搅拌5min后，继续向内逐滴加入1ml浓度为1198.56μm的2-甲基咪唑溶液，搅拌5min；重复以上操作8次，将混合溶液继续搅拌2h,10,000rpm离心30min收集沉淀，甲醇和去离子水分别洗涤沉淀3次，离心干燥、收集mpb@zif-8光控纳米药物。
51.实施例3
52.mpb@zif-8光控纳米药物的构建为以下步骤：
53.(1)制备zif-8晶体
54.将1ml浓度为25μm硝酸锌甲醇溶液逐滴加入10ml甲醇中，搅拌5min，继续向内逐滴加入1ml浓度为49.94μm 2-甲基咪唑甲醇溶液，搅拌5min；重复以上操作4次后，将混合液继续搅拌2h，10,000rpm离心30min收集沉淀，甲醇和去离子水分别洗涤沉淀3次，离心干燥、收集zif-8晶体；
55.(2)制备mpb粉末
56.将3.0g聚乙烯比咯烷酮，132mg铁氰化钾加入到40ml盐酸溶液中搅拌直至溶液澄清；将所得溶液倒入反应釜中，放入电热炉中80℃下反应20h；反应结束后，10,000rpm离心30min收集沉淀，无水乙醇和去离子水分别洗涤沉淀3次，离心干燥、收集mpb粉末；
57.(3)mpb@zif-8光控纳米药物的构建
58.将20mg mpb均匀分散于10ml甲醇溶液中，将1ml浓度为25μm硝酸锌溶液逐滴加入上述mpb溶液中,搅拌5min后，继续向内逐滴加入1ml浓度为49.94μm的2-甲基咪唑溶液,搅拌5min；重复以上操作2次，将混合溶液继续搅拌2h，10,000rpm离心30min收集沉淀，甲醇和去离子水分别洗涤沉淀3 次，离心干燥、收集mpb@zif-8光控纳米药物。
59.本发明所述的复合结构的药物即mpb@zif-8光控纳米药物的使用方法包括以下几种：
60.1.将本发明所述的光控纳米药物粉末的水溶液或pbs溶液直接放置于牙周袋或者根分叉内部或者其他牙周病变部位，根据牙周病变的位置、程度和阶段，调节近红外光照射参数为适宜波长和适当功率，根据病情需要，分别采用抗生物膜照射参数和促骨再生照射参数，依需发挥抗生物膜和促骨再生作用。
61.2.将本发明所述的光控纳米药物与水凝胶混合后，注射于牙周袋或者根分叉内部或者其他牙周病变部位，根据牙周病变的位置、程度和阶段，调节近红外光照射参数为适宜波长和适当功率，根据病情需要，分别采用抗生物膜照射参数和促骨再生照射参数，依需发挥抗生物膜和促骨再生作用。
62.3.将本发明所述的光控纳米药物与软膏混合后，放置于牙周袋或者根分叉内部或者其他牙周病变部位，根据牙周病变的位置、程度和阶段，调节近红外光照射参数为适宜波长和适当功率，根据病情需要，分别采用抗生物膜照射参数和促骨再生照射参数，依需发挥抗生物膜和促骨再生作用。