[0001] 本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种表面具有掺铜氧化物涂层结构的镍钛根管锉的制备方法及镍钛根管锉。

[0002] 自1988年首次报道在临床操作中引入镍钛根管锉以来，镍钛锉已成为根管治疗的关键工具。与不锈钢器械相比，其具有更好的灵活性和更好的抗断裂性能。然而，由于过度使用或不正确使用、复杂的根管解剖和其他因素，镍钛锉的断裂在临床实践中是一个重大问题。器械分离主要发生在弯曲和狭窄的根管系统中，断裂部分会阻碍根管的机械预备和消毒，最终导致根管治疗失败。在大多数情况下，取出分离器械具有一定的挑战性，而且很耗时。近年来镍钛锉的表面改性逐渐成为研究热点，包括电解抛光、离子注入和热处理等策略以改善机械性能并减少器械分离几率。但当器械分离发生在取出工具难以进入的根管区域或根管弯曲的顶端等处时，取出器械是十分困难的。

[0003] 若器械分离发生在根管内感染未得到有效控制之前，且分离的器械位于难以移除的位置时，如果将断裂器械保留在根管内，则会影响治愈率；最终的预后取决于此时根管内细菌感染的可控程度。

[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0020] 镍钛根管锉表面掺铜氧化物涂层的制备实施例1
首先将机用镍钛根管锉用去离子水反复冲洗5 min，然后依次在乙醇、去离子水中超声清洗20min，并干燥处理。采用数控双脉冲等离子体电解氧化系统制备微弧氧化铜离子涂层。电解液由0.1M分析纯乙酸钙、0.05M分析纯磷酸钠及0.2M乙酸铜配制而成。以处理后的镍钛根管锉为阳极，用夹具固定浸没在上述配制好的电解液中，铂片为阴极，选用恒压模式，设置电参数为：脉冲电压320 V、脉冲频率为500Hz、占空比20%，处理时间2min，即在根管锉表面制备得掺铜氧化物涂层。

[0021] 实施例2机用镍钛根管锉用去离子水反复冲洗5 min，并依次在乙醇、去离子水中超声清洗
20min干燥处理。预处理后的镍钛锉进行微弧氧化，电解液由0.1M分析纯乙酸钙、0.05M分析纯磷酸钠及0.4M乙酸铜配制而成。设置电参数为：脉冲电压320 V、脉冲频率为500Hz、占空比20%，处理时间2min。

[0022] 实施例3机用镍钛根管锉用去离子水反复冲洗5 min，并依次在乙醇、去离子水中超声清洗
20min干燥处理。预处理后的根管锉进行微弧氧化，电解液由0.1M分析纯乙酸钙、0.05M分析纯磷酸钠及0.4M乙酸铜配制而成。设置电参数为：脉冲电压320 V、脉冲频率为500Hz、占空比20%，处理时间1min。

[0023] 实施例4机用镍钛根管锉用去离子水反复冲洗5 min，并依次在乙醇、去离子水中超声清洗
20min干燥处理。预处理后的根管锉进行微弧氧化，电解液由0.1M分析纯乙酸钙、0.05M分析纯磷酸钠及0.4M乙酸铜配制而成。设置电参数为：脉冲电压320 V、脉冲频率为500Hz、占空比20%，处理时间3min。

[0024] 实施例5机用镍钛根管锉用去离子水反复冲洗5 min，并依次在乙醇、去离子水中超声清洗
20min干燥处理。预处理后的根管锉进行微弧氧化，电解液由0.1M分析纯乙酸钙、0.05M分析纯磷酸钠及0.4M乙酸铜配制而成。设置电参数为：脉冲电压500 V、脉冲频率为500Hz、占空比20%，处理时间2min。

[0025] 实施例6：不同样本切割效率及表面硬度的差异对实施例1‑例5制得的样本及未处理的镍钛锉进行切割效率测试以选取合适的参数。选取弯曲角度为20°的模拟树脂根管，每组各8个树脂根管，于去离子水中超声清洗
20min并烘干，称量烘干后的树脂根管。每个模拟树脂根管的切割长度设定为16mm，选用根管马达根据M3镍钛锉说明设定转速和扭矩，按照预备序列依次进行预备，直到预备至30# taper0.06。每切割10s后用蒸馏水冲洗模拟树脂根管中的碎屑，每个模拟树脂根管切割
60s。切割后的模拟树脂根管用蒸馏水进行超声波清洗20min并烘干称重，计算各组模拟树脂根管切割前后的质量差来探究切割效率差异。为了方便进行硬度测试，截取镍钛锉柄部，磨平、抛光并超声清洗，再按照上述实验例1‑5步骤制备测试基片，采用光固化树脂固定基片，通过数显微式硬度仪测量涂层硬度，使用10gf的力，保荷时间10s。各组样本硬度如图1显示，经统计学分析无显著性差异。上述结果表明微弧氧化处理后成功在根管锉表面镀覆氧化物涂层，且未改变根管锉表面显微硬度。切削实验表明实施例1、2及3组样本的切割质量差与未处理组之间无统计学差异；在以上实验组参数下实施微弧氧化对镍钛锉的切割效率未造成影响。而在例4及例5的参数下进行微弧氧化处理降低了镍钛锉的切割效率(**p<
0.01)。

[0026] 实施例7：不同样本抗弯曲疲劳断裂性能检测对实施例1‑例5制得的样本及未处理的镍钛锉进行抗弯曲疲劳测试以选取合适的参数。将各例微弧氧化处理的根管锉和未处理根管锉均放入金属根管中转动，记录根管锉从开始转动到断裂的时间，比较根管锉的抗循环疲劳断裂性能。模拟根管为长18.42mm，内径为2mm，弯曲段弧度分别为45°及60°的金属铜管。各组选取8支根管锉，将样本沿着铜管的外圆弧放入铜管中，并且使根尖与铜管下缘对齐。使用MARC II型根管预备机以转速350r/min（2Ncm）旋转，当镍钛锉开始旋转时计时，镍钛锉断裂时计时停止并记录。

[0027] 表1显示在45°和60°模拟根管内旋转运作时，例1、2及3组与未处理组的断裂时间经统计学分析无明显差异，微弧氧化镀覆涂层处理不影响镍钛根管锉的抗弯曲疲劳断裂性能。在例4及例5的参数下进行微弧氧化处理降低了镍钛锉的抗弯曲疲劳性能(*p<0.05)。

[0028] 表1实施例1‑5组各样本弯曲循环疲劳断裂时间实施例8：不同样本抗扭转疲劳断裂性能检测
对实施例1‑例5制得的样本及未处理的镍钛锉进行抗扭转疲劳测试以选取合适的参数。为了方便测试抗扭转性能，采用内径为0.5mm的金属管固定l0×10×10mm的光固化树脂模件中，取样本8支，尖端束缚于金属管内，柄部固定于根管预备机，以转速350r/min（2Ncm）旋转，直至折断，记录折断时间。通过镍钛锉旋转断裂的时间来判定镍钛根管锉抗扭转断裂性能差异。

[0029] 表2显示了例1、2及3组与未处理组的扭转断裂时间无统计学差异。在例4及例5的参数下进行微弧氧化处理降低了镍钛锉的抗扭转疲劳性能(*p<0.05)。

[0030] 表2实施例1‑5组各样本扭转疲劳断裂时间实施例6、7及8的测试结果显示例1、2及3组样本的机械性能未受微弧氧化处理影响，选取以上3组样本进行后续测试。

[0031] 实施例9：不同样本涂层材料离子溶出物浓度及生物安全性检测随机选取例1、2、3组及未处理组各3支样本并截取工作端，分别以去离子水反复冲洗5min及无水乙醇超声清洗15min，自然干燥后浸泡于45ml的生理盐水中，于1、4、7、14、21天依次收集浸提液（15ml）并补充相同体积的生理盐水，以电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定在前述浸提液中的Ni、Cu离子浓度。

[0032] CCK‑8法测定不同样本生物安全性。选取例1、2、3组及未处理组各3支镍钛锉，并截取工作端，分别以去离子水反复冲洗5min及无水乙醇超声清洗15min，紫外消毒过夜，置于5ml细胞培养基，7天后提取浸提液并按比例稀释为100%、75%、50%。在96孔板内加入初始浓
3
度为5×10个/孔的牙周膜成纤维细胞，每组设置5个复孔，置于孵育箱。培养24h后弃去各孔内培养基，用移液器每孔加入200μl待测定培养基，并以完全培养基作为对照。置于孵育箱内孵育24小时。利用CCK‑8试剂探究各组的细胞活性。移除旧培养液，然后向各孔中逐个加入200 μl新鲜细胞培养基及20μl CCK‑8溶液，继续孵育4 h后在450 nm处测量溶解液的吸光值，具体流程可参考详细的试剂盒说明书。

[0033] 图2显示，从第1天起样本表面开始释放Cu、Ni离子，在21天内例1、2、3组Cu离子浓度分别达到310.81、410.14及343.68ppb。在第1周Ni离子的释放速率相对较快，接下来2周内释放速率相对平稳，21天内未处理组及例1、2、3组的Ni离子浓度分别达到23.82、44.32、48.73 及46.23ppb。CCK‑8实验结果（图3）发现，同完全培养基对照组相比，在例2、3组样本的各浓度的浸提液及100%、75%比例浓度例1样本的浸提液中培养，细胞活力均有下降，结果有统计学差异（p＜0.05），例2组各稀释比例的浸提培养基对人牙周膜细胞都有一定的细胞毒性（p<0.05），且对细胞增殖影响最大，但总体仍有80%的相对增殖率，分别为91.2%、
94.0%、95.5%。

[0034] 实施例10：不同样本抗菌性能检测选取例1‑3组及未处理组样本各四支，截取工作端，超声清洗，紫外过夜。初始浓度
5
10CFU/ml粪肠球菌菌液被接种于样本工作端表面，在37°C温度下，5%CO2的培养箱中培养
24h。之后去除旧培养基，用pbs缓冲液冲洗样本2次，将样本移至新的孔板中并添加1ml/孔pbs，将孔板超声震荡5min，去除样本表面粘附的细菌。然后在BHI平板上接种培养过夜，计算平板菌落数。采用浸提液测量样本释放的铜离子抗菌效果，每组取6支镍钛锉截取工作段，浸泡于5mlBHI培养基中，7d后提取浸提液滤过除菌，并分为未稀释组（100%）和稀释组
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（50%），以空白BHI培养基为对照组。分别吸取各组浸提液1ml，与初始浓度 10CFU/ml粪肠
5
球菌菌液均匀混合后配制成浓度10 CFU/ml的菌液，并接种在96孔板内。在37°C温度下，5%CO2的培养箱中培养24h，CFU计数测定。

[0035] 图4A示样本表面抗菌的效果，与未处理组相比，各组样本均有抑菌效果，例2组的表面抗菌率达到80%以上；图4（B）显示了例1‑3各组浸提液对粪肠球菌均有抑菌作用，其中未稀释的例2组浸提液有最高的抑菌效率。

[0036] 本发明通过简单微弧氧化，于镍钛锉表面制备掺铜氧化物涂层结构，所述的电解液由0.1M分析纯乙酸钙、0.05M分析纯磷酸钠及0.4M乙酸铜配制而成，设置电参数为：脉冲电压320 V、脉冲频率为500Hz、占空比20%，处理时间2min。在上述条件下制备的涂层不降低镍钛锉的切割效率及机械性能，同时具有良好的抗菌活性，尽管实验例10中镍钛锉浸提液对人牙周膜细胞有一定毒性作用，但考虑到临床工作中，器械分离发生的位置各不相同且难以预测，断裂的长度也明显小于本研究中选取的16mm工作端。大多数器械在根管顶端三分之一处分离，只有在较少数情况下分离器械会无意中接触或进入根尖周组织，临床中释2+
放的Ni 的细胞毒性作用可能也有所减低。同时抗菌实验中，将镍钛锉工作端浸泡在5mL培养基中获取含铜浸提液，而临床上当发生器械分离时，镍钛锉断端位于细小的根管内，其体
2+
积远远小于5mL，释放出的Cu 将高于受试浸提液中的浓度，产生的抗菌效果有望高于体外实验的效果，但长期抗菌性还有待通过离体牙根管内模型探究。

[0037] 各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

[0038] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。