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为解决聚醚酮酮（PEKK）植入体表面惰性导致骨 - 植入体整合不足的问题，研究人员开展多孔 PEKK 植入体表面一步固定羟基磷灰石（HAp）的研究。结果显示该法保留植入体形态，提升亲水性、钙磷含量及细胞黏附与成骨分化能力，为骨组织修复植入体开发提供新策略。
在骨骼修复领域，金属植入体虽占据重要地位，但其存在加工复杂、潜在金属中毒（ metallosis ）等弊端，促使研究者将目光转向性能优越的高分子材料。聚醚酮酮（PEKK）作为一种生物相容性良好且机械强度高的聚合物，在骨植入体领域展现出巨大潜力，然而其表面生物惰性却成为阻碍骨 - 植入体整合的关键瓶颈 —— 细胞难以有效黏附，成骨分化过程受限，导致植入体与骨组织结合薄弱，影响修复效果。如何在不损害 PEKK 机械性能的前提下，提升其表面生物活性，成为骨组织工程领域亟待攻克的难题。
为突破这一困境，俄罗斯研究人员开展了一项颇具创新性的研究。他们致力于开发一种简便高效的表面改性方法，通过在 3D 打印多孔 PEKK 植入体表面固定羟基磷灰石（HAp）—— 这种骨骼的无机主要成分，以模拟天然骨的化学微环境，促进细胞黏附与成骨分化。这项研究成果发表在《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》，为 PEKK 基骨植入体的临床应用开辟了新路径。
研究中采用的核心技术方法包括：
- 3D 打印技术：利用熔融沉积成型（FDM）技术制备具有特定孔隙率和几何形状的多孔 PEKK 植入体模型，确保其满足骨修复对力学强度和结构适配性的需求。
- 表面改性工艺：通过 1,1,1,3,3,3 - 六氟丙烷 - 2 - 醇（HFP）蒸汽溶胀植入体表面，结合一步法固定 HAp 颗粒，该过程无需复杂昂贵设备，可在数分钟内完成。
- 多维度表征手段：运用扫描电子显微镜（SEM）观察植入体表面形态及 HAp 分布，通过能谱分析（EDS）测定表面钙磷元素含量，借助接触角测量评估亲水性变化，采用压缩测试验证力学性能稳定性，并利用骨髓间充质干细胞（MSC）体外实验评价细胞黏附与成骨分化能力。
结果与讨论
表面改性对植入体形态与力学性能的影响
通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察发现，经不同 HFP / 水混合比例处理的 PEKK 植入体，其孔径（ pore diameter ）和打印线宽（ printed line width ）均未发生显著变化，表明该改性方法能有效保留 3D 打印结构的完整性。压缩测试结果显示，改性前后植入体的抗压强度无统计学差异，证实表面固定 HAp 未对 PEKK 的机械性能产生不利影响，这为其实际应用提供了关键力学保障。
HAp 固定效果与表面性能优化
能谱分析表明，改性后植入体表面钙（Ca）和磷（P）含量分别达到 17.4±4.1 wt.% 和 8.0±1.7 wt.%，证实 HAp 成功固定于 PEKK 表面。接触角测量显示，改性后表面水接触角小于 1°，亲水性显著提升，这有助于改善细胞与植入体表面的相互作用。扫描电镜进一步观察到，高达 35.0±14.0% 的样品表面被 HAp 颗粒覆盖，且颗粒分布均匀，未堵塞孔隙，维持了多孔结构对细胞浸润和组织长入的促进作用。
体外细胞行为评价
骨髓间充质干细胞（MSC）体外培养实验表明，改性后的 PEKK 植入体表面细胞黏附数量从 121±40 cells/mm2 显著提升至 234±8 cells/mm2，增幅达 1.7 倍，显示 HAp 固定有效改善了细胞黏附能力。此外，成骨分化相关指标（如碱性磷酸酶活性、骨钙蛋白表达等）检测证实，HAp 修饰表面可诱导 MSC 向成骨细胞方向分化，为骨组织再生提供了细胞学基础。
结论与意义
本研究开发的一步法 HAp 固定技术，成功在多孔 PEKK 植入体表面构建了具有生物活性的微环境，在保留其原有力学性能和三维结构的同时，显著提升了亲水性、钙磷离子浓度及细胞响应能力。这一策略为解决生物惰性聚合物植入体的骨整合难题提供了简便高效的解决方案，有望推动 PEKK 基骨修复材料从实验室走向临床应用。未来研究可进一步探索 HAp 颗粒尺寸、取代基团（如锶、锌取代）对成骨性能的调控作用，以及体内骨缺损修复模型中的长期效果，为开发个性化、功能性骨植入体奠定更坚实的基础。
