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为解决聚醚醚酮（PEEK）生物惰性导致的抗菌、抗炎及骨整合性能差的问题，研究人员开展构建 pH 响应性 PEEK 植入物的研究。结果显示该植入物可抑制细菌、促进骨整合，为预防植入早期感染提供新方案。
在口腔种植领域，人工种植牙成为众多缺牙患者重获咀嚼功能与美观的希望之光。然而，种植之路并非一帆风顺。传统的金属种植牙，如钛及钛合金，虽坚固耐用，但它们较高的弹性模量就像一把双刃剑，在长期使用过程中会引发应力屏蔽效应。这就好比给骨骼施加了一种不恰当的 “压力”，导致骨骼无法正常受力，进而引发骨吸收，最终可能造成种植体松动，让患者再次陷入困扰。
而聚醚醚酮（PEEK）作为一种新兴的聚合物材料，凭借与人体皮质骨相近的弹性模量，成为口腔种植材料的 “潜力股”。它能有效避免应力屏蔽问题，还具备良好的生物相容性、射线透过性、磁共振成像兼容性等诸多优势。可 PEEK 也有自己的 “短板”，其生物惰性使其抗菌、抗炎以及骨整合性能欠佳，这严重阻碍了它在临床上的广泛应用。
为了攻克这些难题，来自国内的研究人员踏上了探索之旅。他们精心设计并构建了一种具有独特双层核壳结构的 pH 响应性 PEEK 植入物。在这个植入物中，外层包裹着抗菌肽（KR12），内层则封装有成骨肽（osteogenic growth peptide，OGP），并通过负载沸石咪唑酯骨架 - 8（zeolitic imidazolate framework-8，ZIF-8）来实现 pH 响应性能。这项研究成果发表在《BIOMATERIALS RESEARCH》上，为口腔种植领域带来了新的希望。
研究人员在开展研究时，运用了多种关键技术方法。在样本制备方面，对 PEEK 基底进行预处理，采用改进的沉淀法合成相关纳米颗粒，并将其负载到 PEEK 表面。利用多种检测技术对样本进行全面表征，如动态光散射（DLS）测量纳米颗粒尺寸分布、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察样本形态和结构等。同时，通过体外细胞实验和体内动物实验，评估植入物的各项性能。
下面来看看具体的研究结果。在合成与表征方面，成功制备出双层 ZIF-8 结构并将肽成功封装。肽的负载效率较高，且负载后未破坏 ZIF-8 的微观结构和晶体结构。通过接触角测量发现，改性后的材料表面亲水性增强，这对骨整合十分有利。并且，纳米颗粒在材料表面的保留率较高，保证了植入物的稳定性。同时，该植入物具有良好的 pH 响应性，在酸性环境下能加速释放锌离子（Zn2?）和肽。
抗菌性能研究表明，负载 KR12 的植入物展现出强大的抗菌能力。在 pH 为 5.0 时，对多种细菌的抗菌率高达 90%。通过抑菌圈试验、细菌死活染色以及 SEM 观察等方法，都证实了这一优异的抗菌效果。而且，随着 pH 降低，所有 ZIF-8 负载组的抗菌能力均有所提升。
体外细胞毒性实验显示，该植入物具有良好的生物相容性。与其他组相比，SP-OZ@KZ 组对细胞增殖的促进作用最为显著，这意味着它可能促使更多新骨形成，增强骨与植入物的结合。
巨噬细胞极化研究发现，ZIF-8 改性的 PEEK 植入物能够抑制巨噬细胞向 M1 型极化，激活其向 M2 型极化，从而调节免疫微环境，促进骨再生。其中，SP-OZ@KZ 组的效果最为突出，这可能与 ZIF-8 涂层释放的 Zn2?有关。
在体外成骨活性研究中，ALP 染色、茜素红染色（ARS）、免疫荧光染色、实时定量逆转录聚合酶链反应（RT-qPCR）以及蛋白质免疫印迹（Western blot）等实验表明，SP-OZ 和 SP-OZ@KZ 组具有较强的成骨潜力。SP-OZ 在早期促进成骨细胞分化，SP-OZ@KZ 在后期作用更明显，且整体效果优于 SP-OZ。
体内研究进一步验证了植入物的性能。在体内抗炎和抑菌实验中，SP-KZ 和 SP-OZ@KZ 植入物表现出显著的抗菌能力，能够有效减少炎症反应，降低促炎细胞因子 iNOS 的释放，增加抗炎细胞因子 CD206 的释放。在体内成骨实验中，通过 micro-CT 分析、组织学染色和免疫组化染色等方法发现，在未感染模型中，SP-OZ 和 SP-OZ@KZ 组新骨形成较多；在感染模型中，SP-OZ@KZ 组新骨形成最多，且能促进新骨矿化。
研究结论和讨论部分指出，这种新型 pH 响应性 PEEK 植入物具有诸多优势。在正常生理环境下，它能缓慢释放 Zn2?和 KR12，抑制细菌黏附，促进局部骨整合，并适时释放 OGP 增强稳定性；在炎症环境中，能快速释放相关物质杀菌抗炎，促进骨整合。该植入物生物相容性良好，可调节巨噬细胞 M2 极化，在体内展现出优异的抗菌、抗炎和骨整合效果。这一研究成果为预防种植体周围炎提供了新的治疗思路，有望在口腔种植临床应用中发挥重要作用，为广大患者带来更好的治疗体验 。
