通过锶锌功能化纳米网络表面改性提升钛植入体骨整合性能的多模式评估研究

本研究针对钛植入体生物活性不足的问题，通过碱处理法构建仿细胞外基质的锶/锌共掺纳米网络界面。研究表明：该功能化表面显著改善粗糙度与亲水性，通过Zn/ZnO组分实现抗金黄色葡萄球菌/大肠杆菌活性，并促进MG-63细胞增殖与矿化。大鼠模型证实其增强骨整合能力，为新一代植入体开发提供新策略。

　　

通过碱介导表面改性技术，研究人员在钛金属表面构建了模拟细胞外基质（ECM）的多功能纳米网络结构，并成功掺入锶（Sr）与锌（Zn）离子。能谱分析（EDX）、X射线光电子能谱（XPS）和高分辨透射电镜（HR-TEM）结果证实了元素的成功掺杂。原子力显微镜（AFM）、水接触角测试和拉曼光谱显示表面粗糙度、润湿性和相组成得到显著优化。

该功能化表面对革兰阳性菌金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和革兰阴性菌大肠杆菌（Escherichia coli）表现出显著抗菌活性，其机制与锌/氧化锌（Zn/ZnO）组分相关，并通过直接接触法和活死染色试验得以验证。与MG-63细胞的相互作用研究显示，细胞骨架形态、线粒体膜电位、活死染色及细胞外矿化水平均显著提升，表明材料具有优异的细胞相容性。

在大鼠模型中进行的体内实验进一步证实，经过表面功能化处理的3D打印钛植入体能够显著促进骨整合过程，并上调成骨相关基因的表达。因此，这种锶/锌多元掺杂的纳米二氧化钛修饰层有望成为新一代骨植入材料的理想候选体系。