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本文聚焦激光表面纹理化(LST)技术在植入物领域的应用。阐述了该技术如何通过改变植入物表面微观形貌、粗糙度等特性,提升生物相容性和骨整合能力,还探讨其对植入物抗菌性、耐磨性和耐腐蚀性的影响,值得关注。
激光表面纹理化
在植入物应用中,与骨组织实现有效整合时,细胞的增殖十分关键。植入物不仅要由生物相容性材料制成,其表面纹理和性质也需优化,以此促进成骨细胞与骨组织的黏附、增殖及相互作用。
植入物分为两类,一类像非骨整合植入物(如骨水泥型关节置换物)提供机械固定;另一类如骨整合植入物(如非骨水泥型全髋关节假体)则需实现与相邻组织的生物固定 。Ti - 6Al - 4V 合金因弹性模量较低(110GPa),在骨组织中应力分布更优,相较于不锈钢和钴基合金,更适合用于非骨水泥固定。
植入物的机械和生物学性能受表面特征影响很大。表面特征包括微观形貌、粗糙度、化学组成、表面能和润湿性等,这些特征影响着生物环境与植入物的相互作用,在细胞和组织反应中发挥着关键作用,还能增强植入物的摩擦学性能、耐腐蚀性和抗菌性能,提升整体性能和生物相容性。
纹理化表面能够促进周围骨细胞的黏附和增殖,有助于植入物与周围组织的整合。其增加的表面积可为蛋白质吸附提供位点,利于细胞附着。表面纹理可通过机械、热或化学方法形成,激光表面纹理化(LST)就是利用激光束在金属表面运动,蒸发去除金属来实现表面纹理化。
激光表面纹理化(LST)是利用激光束对金属表面产生的热效应,生成几何图案和纹理,同时还会引发化学变化,改变表面性质。该技术的优势在于不受金属材料硬度和化学组成的限制。
骨整合的纹理化考量
植入物与相邻细胞和组织交界处若形成纤维组织,会阻碍其与骨的整合,导致植入失败。而成功的骨整合与植入物表面特性密切相关,表面微观形貌、粗糙度和化学组成在其中发挥着重要作用。
总结与展望
激光表面纹理化(LST)是一种先进且高效的技术,可用于改善体内植入物等部件的表面特性。通过表面改性,能增强植入物与相邻组织的接触,提高其功能性和使用寿命。人们可以根据需求设计植入物表面的纹理、微观形貌、化学和机械性能,以达到最佳效果。这些表面性能对于植入物的成功应用至关重要。