多尺度周期性孔隙羟基磷灰石修饰生物活性玻璃的新型表面改性方法及其骨工程应用

【编辑推荐】本研究创新性地提出在临床用生物活性玻璃（BG）表面构建具有多尺度蜂窝状结构的羟基磷灰石/羟基碳酸盐磷灰石（HA/HCA）涂层。通过聚苯乙烯（PS）微球模板结合模拟体液（SBF）矿化及煅烧工艺，实现了纳米粗糙度、微米孔隙与厘米级周期性的仿骨釉质层级结构，显著提升纤维蛋白原（FGN）吸附稳定性并降低纤维化风险，为骨整合和术后血栓预防提供了新策略。

　　

Highlight

玻璃制备、表面改性与层级结构

S53P4生物活性玻璃（名义成分53.85 mol% SiO₂、22.66 mol% Na₂O、21.77 mol% CaO和1.72 mol% P₂O₅）采用熔融-淬火法制备。通过聚苯乙烯（PS）微球模板引导模拟体液（SBF）中HA/HCA晶体的定向生长，最终煅烧去除模板，形成兼具纳米级粗糙度与微米级孔隙的仿生结构。

结果与讨论

荧光显微镜证实PS微球在玻璃表面形成均匀单层（图2a,b），其规则排列为HA10涂层的多尺度孔隙奠定基础。SBF矿化后，X射线衍射（XRD）显示特征性HA/HCA晶相峰（2θ=26°和32°），而煅烧后傅里叶变换红外光谱（FTIR）确认PS完全去除。涂层超亲水性（接触角<10°）与骨釉质相似的层级结构，显著提升纤维蛋白原（FGN）吸附均匀性并抑制异常纤维聚集。

结论

本研究成功在FDA批准的S53P4表面构建仿釉质HA/HCA多尺度涂层。PS模板法结合SBF矿化的策略实现了孔隙的精确控制，其纳米-微米-厘米级层级特征为促进骨整合和调控蛋白质行为提供了创新性解决方案。