氧化鋯種植體表面改性及其在骨結合中的作用

氧化鋯種植體表面改性及其在骨結合中的作用氧化錯擁有優(yōu)良的美學性能、良好的力學性能和生物相容性，但未處理的氧化錯表面具有生物惰性，骨結合能力相對較差。目前研究熱點想通過氧化錯表面改性，增強材料骨結合能力。本文將對此作綜述。表面形貌的改性表面形貌包括宏觀、微觀、納米尺寸的形貌，會影響種植體周圍細胞的粘附、增殖和分化及其生物力學穩(wěn)定性。氧化錯表面形貌的改性方法主要包括噴砂、酸蝕、噴砂酸蝕、激光、選擇性滲透酸蝕等。1.1噴砂噴砂指將鋁或碳化硅等顆粒噴到氧化錯植入體表面，形成粗糙的表面，能提高表面粗糙度，從而增強蛋白的粘附和其他細胞行為［1］。1.2酸蝕酸蝕即采用氫氟酸(HF)、硝酸、硫酸等溶液去除表面雜質，形成微米級結構，能增加材料表面積。1.3噴砂-酸蝕酸蝕結合噴砂結合兩者優(yōu)點，是最常用的改性方法之一。噴砂形成的較大凹坑可以為細胞提供附著的位點，促進細胞粘附、延伸和分化。酸蝕形成的小凹坑與細胞形成點狀接觸從而刺激細胞生物活性。這兩個因素作用下，增加了黏著斑水平，最終促進了種植體周圍骨形成［2］。1.4選擇性滲透酸蝕(SIE)Aboushelib［3］發(fā)明的一種新技術一一選擇性滲透酸蝕，通過在氧化錯表面覆蓋一種特別的滲透玻璃，加熱熔融。熔融的液相玻璃在晶界之間擴散產生表面張力和毛細作用力，將晶粒分離。最后冷卻之后晶界之間的玻璃會在酸中蝕刻，得到納米級多孔結構。1.5激光激光處理可在氧化錯表面形成微納米結構，能顯著提高表面粗糙度，增加表面羥基數(shù)量，改善表面潤濕性，促進成骨細胞黏附⑷。目前有光纖激光、飛秒激光、CO2激光、Nd:YAG激*坐光等。表面化學修飾表面化學修飾是指將官能團應用于表面以優(yōu)化表面化學性質，如潤濕性、化學成分、電荷、結晶度，促進細胞粘附、增殖等反應。2.1紫外線處理由于超親水性，經紫外處理的鈦種植體的骨整合性得到了顯著改善。這種現(xiàn)象稱為'紫外光介導的光功能化”，其機制為:紫外線在橋接氧位點產生表面氧空位，有利于離解水的吸附。此外，氧化錯光催化活性引起的表面化學變化也會增加潤濕性。2.2生物功能化生物功能化又稱仿生表面處理，是指種植體表面接枝有利于細胞粘附、增殖和分化的蛋白質、酶、肽等生物分子，如粘附蛋白、寡肽、多肽。纖維連接蛋白(fibronectin,FN)是一種細胞受體結合的RGD氨基酸序列的糖蛋白，在細胞粘附中發(fā)揮關鍵作用。精氨酸-甘氨酸-天門冬氨酸(argine-glycine-aspartate,RGD)已被證實可促進細胞的募集和骨整合[5]。另外，層粘連蛋白IGF-1介導多種細胞過程，包括細胞粘附、遷移、增殖和分化。堿性磷酸酶(Alkalinephosphatase，ALP)是一種膜結合酶，可促進骨樣材料自礦化。涂層？?涂層是改善生物材料表面性能的處理方法之一。生物活性涂層也可以作為種植體和骨組織之間的中間層，促進骨整合。目前應用于氧化鋯種植體的涂層材料有生物玻璃、羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)、磷酸鈣(CaP)、納米結構涂層、其他涂層等。3.1生物玻璃涂層？生物玻璃具有良好的誘導成骨性能，能在生物惰性的氧化鋯上進行離子交換，形成具有生物活性的羥基磷灰石層，為惰性材料與周圍骨組織提供結合界面。3.2磷酸鈣涂層？磷酸鈣(CaP)材料，如磷酸三鈣(a*),二水磷酸氫鈣和磷酸八鈣等，是生物活性涂層材料中的潛力股。CaP的結構和組成與骨相似，可以在種植體和骨之間產生很強的化學鍵。CaP是骨磷灰石形成的前體，具有骨傳導能力。此外，CaP涂層可增加初始的骨結合強度。3.3羥基磷灰石涂層羥基磷灰石(hydroxyapatite,HA)，是鈣磷灰石的天然礦物形態(tài)，其與人類骨骼成分一致，能改善種植體周圍的骨整合。采用氣溶膠沉積的方法可在氧化鋯種植體表面獲得薄而均勻的HA涂層。3.4其他涂層Maeda等的研究表明，氧化鋯基體表面經硅酸鋁納米管處理后的聚合物表面紋理粗糙，增強了MC3T3-E1在表面的附著力。而運用磁控濺射結合陽極氧化技術在氧化鋯種植體表面制備TiO2納米管涂層，可以使其獲得高親水性。將軟光刻技術與溶膠-凝膠化學相結合，在3Y-TZP表面獲得的微圖案二氧化硅涂層也是常見的改性方法。小結綜上所述，氧化鋯由于其良好的生物相容性和良好的力學性能，作為一種新興陶瓷生物材料在口腔種植中的應用越來越被重視。人們對種植體表面進行了多種多樣的改性，以增強其骨整合性能。并且努力嘗試新方法，以揭示表面特性和細胞反應背后的潛在機制。相信不出多久，可靠的表面改性手段將增強氧化鋯在口腔種植中的應用。參考文獻YamadaM,?UenoT,?MinamikawaH,etal.Early-stage?osseointegration?capabilityofasubmicrofeaturedtitaniumsurfacecreatedbymicrorougheningandanodicoxidation.ClinOralImplantsRes.?2013,24(9):991-1001.BergemannC,DuskeK,NebeJB,etal.Microstructuredzirconiasurfacesmodulateosteogenicmarkergenesinhumanprimaryosteoblasts.JMaterSci:Mater.2015,26(1):5350.KohalaRJ,B?chleaM,AttaW,etal.Osteoblastandbonetissueresponsetosurfacemodi?edzirconiaandtitaniumimplantmaterials.DentMater.2013,29(7):763-776.KurellaA,DahotreNB.Reviewpaper:surfacemodificationforbioimplants:theroleoflasersurfaceengineering.JBiomaterAppl.2005,20(1):5-50AcharyaAP,DolgovaNV,MooreNM,etal.Themodulationofdendriticcellinteg