钛表面改性聚醚醚酮（PEEK）促进骨整合的体外研究：亲水性、细胞黏附与老化效应的机制探索

为解决PEEK材料骨整合性能不足的问题，印度RUHS牙科学院的研究团队通过电子束沉积技术对PEEK进行钛（TiO2 ）表面改性，系统评估了涂层的结合强度、亲水性及细胞黏附特性。研究发现，TiO2 涂层显著提升PEEK的亲水性（接触角从99.11°降至45.22°）和成骨细胞黏附（细胞数增加3.6倍），紫外光处理可逆转老化导致的性能下降。该研究为开发高性能牙科植入材料提供了新策略，发表于《Scientific Reports》。

　　

在牙科修复领域，钛种植体虽为“金标准”，但其弹性模量与天然骨不匹配可能导致应力屏蔽效应。而聚醚醚酮（PEEK）因其与骨相近的弹性模量（3-4 GPa，经陶瓷填充可提升至12-14 GPa）成为潜在替代材料，但其固有疏水性和生物惰性限制了骨整合能力。如何通过表面改性突破这一瓶颈，成为研究者亟待解决的难题。

印度RUHS牙科学院Monika Saini团队在《Scientific Reports》发表的研究中，创新性地采用电子束沉积技术将TiO₂
涂层（厚度1 μm）应用于陶瓷增强PEEK（BioHPP），并首次系统考察了老化与紫外光处理（UV-A，382 nm）对材料性能的影响。通过设计对照组（CG）、新生涂层组（NG）、紫外处理新生组（NGP）、老化组（AG）和紫外处理老化组（AGP），研究团队运用划痕测试、接触角测量和扫描电镜（SEM）细胞计数等关键技术，揭示了TiO₂
-PEEK复合材料的生物学性能优化机制。

涂层结合强度
划痕测试显示所有TiO₂
涂层组（NG/NGP/AG/AGP）结合强度稳定在24-25.5 MPa（p=0.84），证实电子束沉积可形成半晶态TiO₂
涂层，其球晶结构能有效抵抗机械应力，且不受老化或紫外处理影响。

亲水性转变
接触角分析发现：未改性PEEK呈强疏水性（99.11±1.07°），TiO₂
涂层使新生组（NG）接触角降至65.33±4.91°，紫外处理的NGP组更达45.22±1.26°（p<0.001）。老化导致接触角回升至92.33±0.33°，但紫外处理可部分逆转（AGP组82.89±0.51°），证实烃类沉积是老化致疏水化的主因。

细胞行为调控
SEM细胞计数显示：NGP组细胞黏附数最高（473±27.13个/cm²
），是CG组（105±5.77）的4.5倍。老化使AG组细胞数骤降65%（132±21.79），但紫外处理使AGP组恢复至256±19.26（p<0.01），表明紫外光解可清除烃类污染物，重建亲水表面促进成骨细胞定植。

这项研究不仅证实TiO₂
涂层能通过提升PEEK表面能（表现为接触角降低）增强蛋白吸附和细胞响应，更创新性地提出临床前紫外光处理可抵消材料储存期的老化效应。其意义在于：①为金属过敏患者提供具有类钛生物活性的非金属种植体方案；②确立电子束沉积作为低温涂覆技术对PEEK基体的保护优势；③提出“光功能化预处理”标准化流程，有望将种植体骨结合率从33%提升至98.2%。未来需进一步验证涂层在动态载荷下的长期稳定性，但本研究已为生物材料表面工程提供了重要范式。