聚合物涂层对CAD/CAM复合树脂生物力学性能的增强作用及机制研究

《Dental Materials》：Evaluation of polymer-based surface coatings on the biological and mechanical performance of hybrid CAD/CAM dental composites

本研究发现，在混合CAD/CAM复合树脂表面应用聚醚醚酮（PEEK）、聚多巴胺（PDA）和聚乙二醇（PEG）涂层可显著改善材料性能。PEEK涂层展现出最优异的机械性能（划痕抵抗性、纳米硬度）和水解稳定性；PDA涂层在促进成纤维细胞粘附与增殖方面表现突出；PEG涂层则显著提升表面亲水性。该研究为提升牙科修复体软组织相容性和结构耐久性提供了创新表面功能化策略。

　　

亮点

聚合物涂层成功沉积在CAD/CAM混合块表面，并通过FTIR和XRD分析验证了其结构稳定性。所有涂层均显著增强了成纤维细胞粘附（p < 0.05），其中PDA在48小时表现出最强的促细胞粘附效果。细胞活力受涂层类型和基底成分的共同影响（p < 0.001）。

结果

在机械性能方面，PEEK涂层的Vita Enamic（EN）试样显示出最高的划痕抵抗性，而PEG涂层的Lava Ultimate（LU）试样则表现最低。所有涂层均降低了水接触角，表明表面亲水性得到改善。PEEK涂层试样表现出最低的水溶解度和最高的纳米硬度，而PEG涂层则产生最高的弹性模量。表面粗糙度主要受基底成分主导，涂层类型无显著影响。

讨论

FTIR和XRD分析为聚合物涂层在CAD/CAM混合块表面的成功沉积和结构稳定性提供了明确证据。在FTIR光谱中，每种聚合物都显示出其化学结构特有的吸收带，而未涂层对照组则没有。PDA涂层在3200–3400 cm^-1处显示出一个宽的N–H/O–H谱带，并在1615 cm^-1附近出现与羰基相关的吸收，这两者均与儿茶酚胺基团相关，证实了聚多巴胺层的存在。PEEK涂层在1650 cm^-1（羰基伸展）和1490 cm^-1（芳香环）处的特征峰，以及PEG涂层在1100 cm^-1（C–O–C伸展）和2900 cm^-1（C–H伸展）处的强信号，均证实了涂层的成功应用。XRD图谱进一步验证了聚合物薄膜的特征非晶晕，而没有出现明显的结晶度变化，表明涂层在基底上是均匀且无定形的。SEM/EDX分析显示，所有涂层都覆盖了基底表面，且没有明显的相分离，证实了涂层的均匀性和连续性。

细胞实验结果表明，PDA涂层在所有三种CAD/CAM材料上均显著增强了成纤维细胞的粘附和增殖。这种增强效应可归因于PDA固有的儿茶酚和氨基官能团，它们能够促进细胞粘附蛋白（如纤维连接蛋白和玻连蛋白）的吸附，从而为细胞结合提供有利的微环境。PEEK涂层也显示出良好的细胞相容性，尽管其效果略低于PDA。PEG涂层由于其抗蛋白吸附特性，表现出较低的细胞粘附性，这与预期的抗污行为一致。

在机械性能方面，PEEK涂层由于其刚性的芳香主链和稳定的醚/酮键，在所有测试的涂层中表现出最高的划痕抵抗性和纳米硬度。PEG涂层的高弹性模量可能与其线性链结构和分子间相互作用有关。表面亲水性的改善（通过降低水接触角证明）对于增强修复体与周围组织的生物相容性至关重要，因为它促进了更好的润湿性和潜在的软组织整合。

水解稳定性测试表明，PEEK涂层具有最低的吸水性和溶解度，这表明其在口腔潮湿环境中具有优异的长期稳定性。相比之下，PEG涂层较高的水溶解度可能限制了其在需要长期耐久性应用中的使用。

结论

在本体外研究的限制范围内，对混合CAD/CAM复合材料进行PEEK、PDA和PEG涂层的表面功能化，在生物和机械性能上产生了明显的改性效果。PEEK和PDA涂层显著增强了成纤维细胞的粘附和增殖，而PEG涂层则表现出相对较低的细胞亲和性。从机械性能角度看，PEEK涂层试样表现出卓越的划痕抵抗性和表面硬度，而PEG涂层则产生了最高的弹性模量。所有涂层都改善了表面亲水性，但PEEK在湿稳定性方面表现最佳。这些发现突显了聚合物涂层在提升CAD/CAM修复体性能方面的潜力，特别是在需要改善软组织整合和机械耐久性的临床场景中。