表面处理技术对聚醚醚酮与医用硅聚合物粘接强度的增效机制研究

针对聚醚醚酮(PEEK)表面惰性导致与硅聚合物粘接强度不足的问题，研究人员通过DMSO、NaBH4 和H2 SO4 等表面处理技术，显著提升PEEK-硅胶界面结合力（BS-PEEK组达2.58±0.46 MPa），并证实磺化联合NaBH4 处理可形成三维多孔结构，为骨修复假体材料开发提供新策略。

　　

聚醚醚酮(PEEK)作为一种高性能热塑性聚合物，因其优异的机械性能和生物相容性，被视为骨缺损修复假体支架的理想材料。然而，PEEK表面的化学惰性却成为其临床应用的最大障碍——这种特性导致其与医用硅聚合物等材料的粘接强度不足，直接影响假体结构的稳定性和使用寿命。如何通过表面工程技术突破这一瓶颈，成为生物材料领域亟待解决的关键问题。

针对这一挑战，中国研究人员开展了一项创新性研究，系统评估了不同表面处理技术对PEEK-硅聚合物界面粘接性能的影响。研究团队设计了五种处理方案：DMSO处理组(D-PEEK)、硼氢化钠(NaBH₄
)处理组(B-PEEK)、浓硫酸(H₂
SO₄
)磺化组(S-PEEK)、硫酸-硼氢化钠联合处理组(BS-PEEK)以及未处理对照组(P-PEEK)。通过扫描电镜(SEM)观察发现，经浓硫酸处理的S-PEEK和BS-PEEK表面形成了明显的微孔结构，这种三维互连的多孔形貌为机械嵌合提供了理想条件。X射线光电子能谱(XPS)分析则揭示了化学改性的本质：NaBH₄
处理使PEEK表面的C=O键含量从8.1-9.8%降至4.5-4.6%，同时新生的O-H键为硅聚合物提供了活性结合位点。

粘接强度测试结果令人振奋：所有处理组的性能均显著优于对照组(P<0.001)，其中BS-PEEK组表现出2.58±0.46 MPa的最高粘接强度，较对照组提升约300%。特别值得注意的是，硫酸磺化与NaBH₄
还原的协同处理产生了"1+1>2"的效果——前者创造的微孔结构增大了接触面积，后者引入的羟基(-OH)则实现了化学键合的双重增效。接触角测试进一步证实，S-PEEK组的表面能达42.6±2.1 mN/m，优异的润湿性为粘接剂铺展创造了有利条件。

在生物安全性方面，所有表面改性均未显示细胞毒性，这一发现至关重要，它意味着这些处理技术可直接应用于临床环境。研究团队在讨论部分特别指出，NaBH₄
的还原作用不仅改变了PEEK的表面化学性质，还可能通过打断聚合物链中的C=O键，暴露出更多活性位点，这种机制为后续研究提供了新思路。

该研究的创新价值主要体现在三个方面：首先，确立了硫酸磺化联合NaBH₄
还原的处理方案作为提升PEEK-硅胶粘接强度的最优解；其次，阐明了表面化学改性（羟基引入）与物理形貌改变（多孔结构）的协同作用机制；最后，为开发长期稳定的骨修复假体提供了可产业化的表面处理工艺。这些发现已发表在《The Journal of Prosthetic Dentistry》上，为生物材料界面工程领域树立了新的技术标杆。

主要技术方法：研究采用60×5×3 mm标准PEEK试件，随机分为5组进行表面处理，通过SEM观察形貌变化，XPS分析表面化学组成，万能试验机测定粘接强度（n=8），并采用CCK-8法评估细胞毒性。

研究结果：
Material and Methods：40个PEEK试件分为5组，分别采用DMSO、NaBH₄
、98% H₂
SO₄
及其组合处理，对照组保持原始状态。
Results：BS-PEEK组粘接强度达2.58±0.46 MPa，显著高于其他组；S-PEEK组表面能最高（42.6±2.1 mN/m）。
Conclusions：NaBH₄
引入羟基实现化学键合，H₂
SO₄
处理形成多孔结构，联合处理使粘接强度提升3倍。

这项研究不仅解决了PEEK与硅聚合物粘接强度不足的实际问题，更开创性地提出了"物理-化学双重改性"的策略框架，为其他惰性生物材料的表面功能化提供了普适性方案。其成果可直接转化为临床应用的假体制造工艺，对推动个性化骨修复治疗具有重要意义。