等离子体改性构建兼具骨整合与抗菌功能的双效钛种植体及其性能研究

为解决钛种植体骨整合不足和术后感染问题，台湾大学团队通过等离子体沉积HMDSZ膜并接枝温敏水凝胶，构建了同时负载BMP-2和CHX的双功能种植体表面。该改性表面显著促进成骨分化（ALP活性提升）并展现温度响应性抗菌效果（37°C抑菌圈直径增大），动物实验显示2周时骨覆盖率即优于商业产品。这项发表于《International Dental Journal》的研究为种植体表面多功能化提供了新策略。

　　

钛种植体在口腔临床应用中面临两大挑战：骨整合速度慢易导致早期松动，而口腔复杂微生物环境又可能引发种植体周围感染。尽管纯钛和Ti-6Al-4V合金具有优良机械性能，但其生物惰性限制了骨结合效率。传统表面改性技术如喷砂酸蚀或羟基磷灰石涂层往往只能解决单一问题，如何同步实现促骨生成和抗菌成为临床亟待突破的瓶颈。

台湾大学口腔生物学研究所Tsao-Li Chuang团队在《International Dental Journal》发表的研究，创新性地将等离子体化学气相沉积与智能水凝胶技术相结合。研究人员首先通过HMDSZ（六甲基二硅氮烷）等离子体沉积构建疏水保护层，再经O₂等离子体活化引入亲水基团，最后通过UV光引发接枝含DCPA（磷酸二钙）的温敏水凝胶。这种分层设计使种植体不同区域分别负载骨形态发生蛋白-2（BMP-2）和氯己定（CHX），形成8mm种植体主体促骨、2mm颈部抗菌的空间精准功能分布。研究采用Lee-Sung小型猪模型（n=3）进行2/4周体内评估，并通过FTIR、SEM、ALP活性检测等系统验证改性效果。

表面润湿性分析

接触角测试显示HMDSZ沉积使钛表面从62.7°变为超疏水（111.5°），O₂等离子处理后骤降至13.9°-19.6°，水凝胶接枝后稳定在40°-50°的亲水范围。这种可控润湿性调节为细胞粘附创造了理想界面。

FTIR表征

红外光谱在770-875cm^-1处检出Si-(CH₃)₂特征峰，证实HMDSZ成功沉积；水凝胶接枝后出现1640cm^-1（C=O）和3200-3400cm^-1（N-H）特征峰；BMP-2固定后新增1393-1664cm^-1酰胺键信号，CHX则呈现2947cm^-1（C-H）特征峰。

体外细胞相容性

Alamar Blue检测显示水凝胶/BMP-2组OD值显著高于纯钛组（P<0.05），7天时ALP活性已达未处理组的1.8倍，14天时骨钙素分泌量进一步提升，证实改性表面促进成骨分化。

抗菌特性

37°C下CHX组对粪肠球菌抑菌圈直径达8.2±0.3mm，显著优于25°C组（4.1±0.2mm），证明温敏水凝胶可实现体温触发释药。

动物实验结果

Periotest值显示改性组（PTBC）2周时即达临床稳定标准（Mobility Index 0），骨覆盖率（BC%）在2周时达68.5%，显著高于商业喷砂组（ST）的52.3%（P<0.01）。

该研究突破性地将防腐（HMDSZ）、促骨（BMP-2/DCPA）和抗菌（CHX）三重功能集成于单一种植体表面。特别值得注意的是，选择DCPA而非传统羟基磷灰石（HA）因其在37°C时更优的钙磷释放速率，这与温敏水凝胶形成协同增效。讨论部分指出，这种模块化设计允许未来灵活替换其他生长因子（如VEGF）或抗生素（如阿莫西林），为个性化种植治疗开辟新途径。临床意义在于：通过缩短骨整合周期（2周即显现优势）和预防早期感染，可显著降低种植失败率，尤其适用于糖尿病等愈合能力受限患者。