高纯度钛SLA表面制备工艺优化及其理化与生物学性能研究：基于正交实验设计的体外实验

本研究针对牙科植入体骨整合速度不足的临床难题，通过正交实验设计系统优化了纯钛表面大颗粒喷砂酸蚀(SLA)处理工艺。研究人员通过调控酸蚀浓度、温度和时间参数，成功制备出两种不同粗糙度(Sa=1.30±0.07μm和2.60±0.10μm)的高质量钛表面，体外实验证实其显著促进成骨细胞增殖和分化。该研究为临床植入体表面处理提供了可量化的工艺参数，对提升种植体骨整合效率具有重要意义。

　　

在口腔种植领域，钛植入体与骨组织界面的整合质量直接决定其承载能力。尽管商业纯钛(cp.Ti)经大颗粒喷砂酸蚀(SLA)处理的种植体已展现出良好的长期存活率，但如何进一步加速骨整合仍是临床面临的重大挑战。当前研究多聚焦于将SLA与其他表面处理技术(如微弧氧化、涂层等)复合，但这些方法普遍存在产业化困难的问题。因此，回归SLA工艺本身，通过精确控制参数来提升表面质量，成为更具临床应用价值的研究方向。

佳木斯大学口腔医学院口腔生物材料与临床应用重点实验室的研究团队开展了一项创新性研究。通过正交实验设计系统分析两种喷砂钛表面在不同酸蚀参数(浓度、温度、时间)下的处理效果，成功制备出具有梯度粗糙度的高质量SLA表面。研究发现：对于100目氧化铝喷砂表面，最佳酸蚀参数为4.6 mol/L H₂SO₄+0.814 mol/L HCl混合酸在60℃处理60分钟(Sa=1.30±0.07μm)；而60目喷砂表面则在80℃处理30分钟效果最优(Sa=2.60±0.10μm)。这两种表面均表现出良好的亲水性和细胞相容性。

研究采用三项关键技术：1)通过正交实验设计优化酸蚀参数组合；2)利用三维轮廓仪和扫描电镜(SEM)表征表面形貌；3)采用MC3T3-E1成骨细胞模型评估生物性能。特别值得注意的是，实验通过ImageJ软件量化0.5-3μm孔径占比，建立了可量化的表面质量评价标准。

【表面特性】

SEM显示两种SLA表面均形成多级粗糙结构，EDS分析证实处理后无铝残留。三维轮廓测量显示，实验组A(Sa=1.30±0.07μm)为中度粗糙表面，实验组B(Sa=2.60±0.10μm)达到高度粗糙标准，显著高于对照组(Sa=0.13±0.01μm)。

【生物学性能】

细胞实验显示：1)两种SLA表面均促进成骨细胞铺展，伪足延伸明显；2)CCK-8检测显示第3天时高粗糙度组B增殖率显著高于组A(P<0.05)；3)ALP活性和矿化结节检测表明两组均显著优于对照组(P<0.01)；4)RT-PCR显示组B的Runx-2和BSP基因表达量显著高于组A，证实粗糙度提升可增强成骨分化。

这项研究首次通过正交实验方法建立了SLA工艺参数的量化标准，证实不同粗糙度钛表面对细胞行为的差异化调控作用。特别重要的是，研究提出的低浓度酸蚀方案能有效去除喷砂残留物，解决了临床关注的表面污染问题。该成果不仅为种植体表面处理提供了可产业化的优化方案，更通过基础研究揭示了表面粗糙度影响骨整合的分子机制。论文发表在《BMC Oral Health》期刊，为提升牙科种植体性能提供了重要理论依据和实践指导。