纳米管钛基羟基磷灰石涂层协同药物递送与生物活性提升种植体性能研究

本研究针对钛种植体存在的骨整合不足和术后感染问题，通过电化学阳极氧化构建纳米管结构并电泳沉积纳米羟基磷灰石(HAp)涂层，实现阿仑膦酸钠(92%)和庆大霉素(94%)的缓释。体外实验证实该复合涂层兼具促进成骨细胞增殖(72小时存活率100%)和抑制金黄色葡萄球菌的双重功能，同时显著提升耐腐蚀性，为骨科/牙科种植体表面改性提供新策略。

　　

钛及其合金因优异的生物相容性和机械稳定性长期作为骨科/牙科种植体材料，但其表面天然形成的2-5纳米氧化层存在固有缺陷：骨整合能力弱、易引发细菌感染，导致约5%的种植体需二次手术。更棘手的是，传统口服阿仑膦酸钠的生物利用度不足1%，而全身抗生素治疗存在剂量难控问题。如何通过种植体自身实现局部药物缓释，同时促进骨结合成为临床突破的关键。

某医学物理研究所团队在《International Journal of Pharmaceutics》发表研究，创新性地将阳极氧化钛纳米管与电泳沉积纳米羟基磷灰石(HAp)涂层结合，构建出具有多级结构的药物缓释系统。关键技术包括：35V电压下阳极氧化制备钛纳米管层，电泳沉积法构建HAp涂层，采用模拟体液(SBF)进行腐蚀测试，并通过MTT法检测成骨细胞活性及琼脂扩散法评估抗菌性能。

Anodization of Ti sample
通过优化阳极氧化参数(90%乙二醇电解液，35V/30分钟)，获得管径约100纳米的TiO₂纳米管阵列，XRD显示其同时含有锐钛矿和金红石相，腐蚀电流密度较未处理钛降低两个数量级。

Results and Discussion
HAp涂层使表面粗糙度(Ra)从0.12μm增至1.85μm，FTIR证实PO₄^3-特征峰存在。药物负载实验显示：纳米管结构使阿仑膦酸钠和庆大霉素的72小时累积释放分别达92%和94%，显著高于传统涂层。细胞实验显示HAp组细胞增殖率较纯钛提升300%，且庆大霉素组对金黄色葡萄球菌形成明显抑菌环(直径12±0.5mm)。

Conclusion
该研究开创性地将纳米管载药系统与生物活性HAp涂层结合，首次实现双药物协同释放：阿仑膦酸钠通过抑制破骨细胞促进骨整合，庆大霉素有效预防感染。电化学测试表明HAp涂层使腐蚀电位正移0.38V，模拟体液浸泡7天后表面形成类骨磷灰石层。这种"一箭双雕"的设计为复杂临床环境下的种植体改良提供新范式，尤其适用于骨质疏松合并感染风险患者。