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為解決磷酸鈣（Ca-P）陶瓷機械強度與生物活性呈負相關的問題，研究人員用飛秒激光（FSL）改性高溫燒結的羥基磷灰石（HA）陶瓷。結果表明 FSL 處理提升了 HA 陶瓷成骨活性，這為骨再生修復提供了新策略。
在人體健康的大舞台上，骨骼扮演著至關重要的角色。然而，創傷、先天性畸形、骨腫瘤、重建手術以及退行性疾病等，時刻威脅著骨骼的健康，導致骨結構缺失，嚴重影響患者的生活質量。目前，通過植骨誘導骨再生已成為臨床治療的重要目標，而磷酸鈣（Ca-P）陶瓷因其具有骨誘導性和骨生物活性，被視為頗具前景的骨修復材料。
Ca-P 材料種類豐富，其中羥基磷灰石（HA）在化學和晶體結構上與骨基質和牙齒的無機成分相似，具有不錯的生物活性和骨誘導性，備受矚目；磷酸三鈣（TCP）包含 α-TCP 和 β-TCP，雖然降解速度快，但在體內容易導致支架坍塌；雙相磷酸鈣（HA/TCP，BCP）則結合了 HA 和 TCP 的優勢，可機械強度仍遜於同樣燒結溫度下的 HA。
燒腦的問題來了，Ca-P 陶瓷想要「更上一層樓」，面臨著一個棘手的難題 —— 機械強度和生物活性就像一對「冤家」。提高燒結溫度確實能提升陶瓷的機械強度，比如 1250°C 燒結的 HA 陶瓷機械性能就很出色，還具備良好的耐腐蝕性和耐磨性 。可是，它的生物活性卻大打折扣，與骨組織的界面反應極少，很難參與骨缺損部位的微環境循環，刺激骨生成分化更是難上加難，骨修復效果自然受到限制。而降低燒結溫度，生物活性雖然有所提升，但機械強度又不盡人意。
為了打破這個僵局，一組研究人員勇於探索。他們利用飛秒激光（FSL）的低溫等離子體效應，對高溫（1250°C）燒結的 HA 陶瓷進行表面改性研究 。這項研究成果發表在《Acta Biomaterialia》上，為骨修復領域帶來了新的曙光。
在研究方法上，研究人員首先按照特定方法製備 HA 陶瓷圓片，將質量分數 60% 的 HA 粉末與光敏樹脂、分散劑和光引發劑混合球磨 10 小時製成打印墨水 ，通過數字光投影（DLP）3D 打印技術製備出帶有大孔的 HA 陶瓷生坯，再分別在 1100°C 和 1250°C 燒結。之後，使用 FSL 對 1250°C 燒結的 HA 陶瓷進行表面處理。通過一系列表征手段研究 FSL 處理對 HA 陶瓷物理化學性質的影響，並開展細胞評價和體內實驗，驗證 FSL 處理對 HA 陶瓷成骨能力的作用。
下面看看具體的研究結果。在材料理化性質方面，FSL 處理後，HA 陶瓷表面形成了 α-TCP 和 β-TCP 多相成分，同時產生了表面微納孔結構 。這一結構可不得了，它加速了鈣（Ca）和磷酸根（Pi）離子的釋放，粗糙度、親水性和表面能也都得到了提升。這些改變就像為骨細胞的生長搭建了一個「超級平台」。
細胞評價結果顯示，FSL 處理促進了磷灰石在 HA 表面的沉澱，這可是骨基質形成的重要步驟。而且，它還能促進成骨分化以及成骨 / 血管生成基因的表達 ，讓骨細胞們更積極地投入到骨組織的重建工作中。
體內實驗也證實了 FSL 處理增強了 HA 陶瓷的成骨活性 。植入 FSL 處理後的 HA 陶瓷，在動物體內引發了更積極的骨再生反應，骨修復效果顯著提升。
總結來看，這項研究成功地利用 FSL 蝕刻技術，在提高高溫燒結 Ca-P 陶瓷骨再生能力的同時，保持了令人滿意的機械強度。它解決了長期以來困擾科研人員和臨床醫生的難題，為 HA 陶瓷在骨再生修復領域的臨床應用鋪平了道路。未來，有望基於這項研究成果，開發出更多高效的骨修復材料，幫助無數患者重獲健康的骨骼，提升生活質量。
