在钛植入物表面制备工程化的锰磷酸盐涂层：通过锌/钙共掺杂实现协同的光热抗菌效应和离子刺激的骨生成

钛合金植入物表面通过磷酸化学沉积法制备了锌/钙共掺杂磷酸锰涂层，优化了微观结构和性能，提升了结合强度（26.04±0.78 MPa）和耐腐蚀性，Zn?Ca–MnP涂层具有超亲水性（接触角7.5°±0.92°）和持续离子释放，促进BMSCs成骨分化，同时协同NIR热效应和离子释放实现高效抗菌（>95%抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌），为治疗感染性骨缺损提供双功能表面改性策略。

　　

摘要

由于钛（Ti）具有优异的机械强度和生物相容性，因此被广泛用于骨科和牙科领域。然而，较差的骨整合性和与植入物相关的感染（IAIs）仍然是主要挑战。为了解决这些问题，通过磷酸盐化学转化（PCC）方法在钛基材上制备了新型的锌（Zn）/钙（Ca）共掺杂锰磷酸盐（MnP）涂层。通过调整锌和钙的浓度，制备了三种不同的涂层：MnP、Zn_0.5Ca–MnP 和 Zn₂Ca–MnP。这些涂层表现出可控的微观结构，由于锌离子（Zn²⁺）和钙离子（Ca²⁺的掺杂导致晶格畸变，从棱柱状晶体转变为紧密排列的层状晶体。这种改性提高了涂层的结合强度（26.04 ± 0.78 MPa）和耐腐蚀性。值得注意的是，Zn₂Ca–MnP涂层表现出接近超亲水性的特性（接触角：7.5° ± 0.92°），并持续释放离子（Mn²⁺、Zn²⁺ 和 Ca²⁺），从而促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）的成骨分化，并显著上调成骨相关基因。此外，该涂层通过近红外（NIR）诱导的光热加热和离子释放的联合作用，实现了协同的抗菌效果（对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制率超过95%）。这种结合了光热增强抗菌活性和促进成骨作用的双功能方法，为治疗感染性骨缺陷的钛植入物提供了一种有前景的表面改性策略。

图形摘要