《Advanced NanoBiomed Research》：Modified Titanium Dental Implants: The Current Progress of Soft-Tissue Integration Methods
牙种植体是治疗牙列缺损与缺失的常用且有效的解决方案。然而，实现稳定的软组织整合（STI）仍是重大挑战，直接影响种植体的长期临床疗效。种植体周围形成强健的软组织封闭屏障对于抵御细菌感染至关重要，可有效降低种植体周围炎发生风险及种植体失败概率。然而，天然牙-牙龈界面的仿生重建始终面临技术瓶颈。近年来，材料科学领域的进展——尤其是钛种植体表面改性技术——在促进牙龈细胞黏附、模拟天然组织结构方面展现出显著潜力。该界面的结合强度是决定牙龈退缩程度的关键因素，维持稳定的软组织封闭不仅可延长种植体使用寿命，更能显著提升无牙颌患者的生活质量。本综述系统阐述了软组织封闭的生物医学意义，深入分析了影响种植体界面整合的核心因素，包括细菌定植规律及种植体表面理化特性的调控作用。研究人员汇总了当前提升STI的主流策略，涵盖表面化学修饰、形貌调控、生物涂层构建及新兴的细胞治疗途径。总体而言，本综述从材料科学视角为提升钛牙种植体的长期成功率提供了最新的系统性参考。
缩写
GMSCs：牙龈间充质干细胞；HD：半桥粒；HGF：人牙龈成纤维细胞；IAJ：种植体-基台连接；JE：结合上皮；PDL：牙周韧带；PDLSCs：牙周膜干细胞；STI：软组织整合。
1 引言
部分或全口牙列缺失已成为日益严峻的全球公共卫生负担，1990年至2021年间患病总病例数近乎翻倍，预计到2040年将增至约每10万人中5004例。该疾病从功能、美学、生理健康及心理健康等多维度损害口腔健康相关生活质量。现代口腔医学的目标是为因萎缩、疾病或外伤导致缺牙的患者恢复功能、言语能力、健康及美学外观。因牙周病或外伤导致的缺牙患者常面临骨量快速丧失、发音障碍及咀嚼功能改变等并发症，进而引发功能丧失与不适。牙种植体作为理想的修复方案，通过恢复缺失功能显著改善患者生活质量。
尽管牙种植体获益显著，但其局限性亦不容忽视。核心缺陷在于缺乏牙龈组织向种植体表面的附着，导致软组织整合（STI）不足。这一缺陷诱发牙龈退缩，使种植体暴露于氧化性的口腔环境中，增加患者口腔卫生维护难度并促进种植体表面生物膜形成。此外，长期暴露还可加速种植体腐蚀，损害其结构完整性及性能表现。STI不足还为细菌侵入种植体周围组织提供通道，升高感染、炎症、疼痛及不适感风险，严重者可导致种植体完全失败。
多年来，大量研究聚焦于种植体周围STI的生物学机制，同时亦有综述探讨表面改性及其对STI的影响。近期两项标志性研究推动了该领域的认知深化：一项全面综述了经皮骨锚式修复体硬组织及STI的表面处理、涂层及生物黏附策略；另一项则深入解析了经皮装置周围结合上皮（JE）生物学及半桥粒（HD）形成机制。在此基础上，学界亟需针对钛牙种植体的表面改性策略开展聚焦性、临床导向性的综合述评，旨在重建龈牙软组织封闭。此外，胶原纤维定向排列及上皮附着的调控机制仍不明确，相关研究在现有文献中占比偏低。本综述针对性地探讨了增强STI的现行策略，重点关注临床应用最广泛的钛种植体。涵盖方法包括表面化学与形貌改性、生物及杂化涂层应用，以及干细胞疗法的新兴探索。通过整合体外与体内研究结果，本综述旨在阐明上述改性手段对生物封闭屏障的调控机制，最终为设计更复杂的种植系统（如骨膜下种植体）提供基础框架，以提升依赖软组织附着的完全无牙颌患者的种植体长期留存率。
1.1 天然牙周组织与种植体周围组织的软组织封闭形成机制
牙槽骨及牙体表面牙龈软组织的生物封闭是牙龈及下方结缔组织发挥口腔病原体首道防线功能的关键生理过程。封闭失效将导致细菌侵入、炎症及牙槽骨吸收。天然牙周组织与种植体周围组织在细胞构成及组织质量数量上存在显著差异。牙龈上皮界面的结合上皮（JE）构成初级屏障，通过非角化细胞及半桥粒（HD）连接至釉质及牙骨质。HD是由蛋白质构成的复合体，介导基底上皮细胞与基底膜的稳定黏附，在阻止病原体入侵中发挥关键作用。种植体-上皮界面中HD的数量及分布特征与天然上皮界面存在显著差异，表现为HD密度降低且主要集中于界面下部。这种数量减少及分布不均与种植体表面上皮封闭显著弱于天然牙直接相关。识别这一差异促使研究人员探索可增强HD表达及功能的外部干预策略。上调HD有望强化上皮向种植体基台的附着，进而提升种植体周围封闭机制的整体完整性及效能。
上皮下方，牙骨质作为覆盖牙本质根面的外胚层间充质组织，为源自牙龈的牙周韧带（PDL）及胶原纤维提供锚定点。这些胶原纤维主要从牙骨质垂直延伸至周围软硬组织，提供结构稳定性并形成强健的生物封闭屏障。种植体周围组织中，胶原纤维仅起源于牙槽骨且平行于种植体表面排列，缺乏向基台的直接附着。这种排列方式叠加细胞丰度较低（2%，天然组织为10%），导致结缔组织封闭效能下降及微生物侵入易感性升高。从细胞行为角度分析，种植体周围结缔组织中的成纤维细胞产生跨黏膜的富胶原细胞外基质（ECM），黏附于种植体表面。虽然其在不同形貌表面的定向及行为可影响胶原纤维排列，进而调控软组织愈合进程，但种植体周围组织中成纤维细胞丰度较低（3%–5%，健康组织约15%）限制了胶原沉积及纤维整合。促进成纤维细胞增殖及整合素（α5、β1、β3）表达可增强细胞黏附、迁移及胶原纤维构建，支持早期STI形成。仿生模拟天然牙骨质垂直锚定模式的策略可进一步强化种植体周围组织的抗力及长期种植成功率。综上，上皮附着、结缔组织定向及成纤维细胞介导的基质形成共同构成维持种植体周围健康不可或缺的整合屏障，凸显了材料选择、表面改性及细胞策略在种植体设计中的重要性。
1.2 骨水平与组织水平种植体
明确影响软组织附着的生物学机制为评估种植体设计对种植体周围组织稳定性及临床结局的调控作用奠定了基础。现代种植系统可大致分为骨水平（BL）及组织水平（TL）两类构型，二者在修复理念及种植体-基台连接（IAJ）位置上存在差异。BL种植体的IAJ位于嵴顶骨水平、结合上皮下方，软组织附着由额外部件（通常为螺丝固位基台）介导。相比之下，TL种植体带有穿黏膜颈圈，将IAJ提升至嵴顶骨上方约3 mm处。尽管界面位置存在差异，现有证据表明BL与TL设计在种植体周围黏膜炎或种植体周围炎风险方面的临床相关性有限。Vianna等人开展的一项随机前瞻性分口试验纳入20名有牙周炎病史的患者，在同一受试者口内分别植入BL及TL Straumann SLA种植体。2年随访结果显示，两种设计在黏膜炎或种植体周围炎患病率、菌斑堆积、探诊出血及探诊深度等临床参数上均无显著差异。Atieh等人的最新荟萃分析亦证实，在1–5年观察期内，BL与TL种植体的存活率及种植体周围炎风险相当，探诊袋深度及边缘骨水平变化亦无显著差异。更广泛的文献亦呈现一致趋势：多项临床研究及系统评价显示，在1–4年随访期内，BL与TL种植体在软组织高度、黏膜厚度及探诊深度、菌斑、出血等临床参数上无统计学显著差异。部分证据表明，某些带有锥形穿黏膜颈圈的TL设计可能较BL设计表现出略低的边缘骨吸收或更冠状位的软组织边缘，但这些差异幅度较小且通常未达统计学显著性。
2 细菌对牙种植体的影响
牙种植体已彻底革新无牙颌患者的治疗方案，15年累计成功率可达82.6%。然而，并发症仍可能损害上述成功率。文献报道生物膜相关并发症占种植体相关炎症性疾病（种植体周围黏膜炎及种植体周围炎）诱因的52%。澳大利亚普通人群中后者患病率约为46%，前者为21%。这些病理状态升高晚期种植体失败风险，对口腔健康——尤其无牙颌患者群体——构成重大威胁。研究结果揭示了细菌侵入的持续危害，种植体因口腔微环境的复杂多变及持续与外界交互作用而天然暴露于此风险中。
2.1 生物膜形成与种植体相关细菌
生物膜形成，即微生物黏附于种植体表面，仍是种植学领域的持久挑战。生物膜包含复杂的微生物群落，其中密螺旋体属（Treponema）、链球菌属（Streptococcus）及丁酸弧菌属（Butyrivibrio）合计占种植体周围炎病例中报告菌群的75%。值得注意的是，微生物组成存在变异，部分研究报道种植体周围炎病例中变形链球菌（Streptococcus mutans）丰度升高。
参与生物膜形成的细菌可分为革兰阳性及革兰阴性两大类，对种植体周围健康产生不同影响。近期研究鉴定出种植体周围炎相关复合体（PiRC），包含与健康种植体周围组织相比最具特异性的7种细菌，表征种植体周围炎位点。PiRC包含红色复合体（牙龈卟啉单胞菌Porphyromonas gingivalis、福赛坦氏菌Tannerella forsythia及齿垢密螺旋体Treponema denticola），均为革兰阴性菌，此外还包括牙髓卟啉单胞菌Porphyromonas endodontalis、难养费索氏菌Fretibacterium fastidiosum、中间普氏菌Prevotella intermedia及具核梭杆菌Fusobacterium nucleatum。
细菌相关种植体失败最主要的原因是生物膜黏附介导的感染。生物膜是暴露于口腔环境中的种植体表面累积的微生物群落，可诱发种植体周围炎症性疾病如种植体周围炎，导致软组织炎症及骨吸收，损害整体功能。预防生物膜黏附于暴露的种植体表面是降低种植体周围炎发生率的最有效手段。这要求种植体表面与周围骨组织之间形成健康的相互作用（骨结合），同时具备抑制细菌定植的抗菌特性。种植体相关感染是导致大量种植体失败的罪魁祸首。尽管钛凭借纯钛或合金改性形式成为牙种植体材料的"金标准"，但其缺乏固有抗菌性能，促使大量研究聚焦于钛表面改性以增强其微生物抵抗能力。
2.2 种植体-基台连接（IAJ）：细菌侵入的通路
IAJ是种植体与基台之间的间隙，其尺寸因患者愈合过程及植入位置而异，但应尽量缩小。该间隙范围为1–49 μm，允许细菌渗入界面并在牙龈组织内引发炎症反应，最终导致感染。该间隙还可允许功能状态下的微动，造成利于细菌增殖的液体渗漏。多项研究证实IAJ可作为细菌储库，成为破坏骨结合种植体周围生物组织健康与支持的微生物污染源，导致种植体失败及治疗复杂性。
尽管已探索多种解决方案，但基台连接方式的设计因对微生物封闭的关键作用而备受关注。最常见设计包括外六角、内六角及莫氏锥度连接。D'Ercole等人的比较研究证实，莫氏锥度连接因其自锁特性及锥形几何结构提供更优的机械稳定性，限制细菌侵入。Mishra等人的系统评价亦得出相同结论。然而，Tesmer及Tripodi等人观察到基台连接方式与细菌渗漏通透性之间差异不显著。需注意的是，这些基台连接方式并不能完全消除细菌侵入，仅能降低严重程度。因此，除连接设计外，基台表面特性亦需纳入考量，以进一步增强STI及细菌抵抗能力。
3 钛作为首选种植体材料
3.1 块体钛种植体材料及其性能
在明确牙龈细胞特性及牙-软组织结合复杂性的基础上，选择最优牙种植体材料至关重要。
钛及其合金在种植学领域应用广泛，尤其在牙种植体中占据主导地位。作为一种生物惰性材料，其对周围组织诱发的有害效应极小，被研究人员视为金标准。牙种植体中最常用的钛变体包括商业纯钛（cp-Ti 1–4级）及钛合金（Ti-6Al-4V 5级及Ti-6Al-4V-超低间隙ELI 23级）。cp-Ti根据纯度及氧含量分为1–4级，其中4级cp-Ti因氧含量0.4%及适宜机械强度（552 MPa，超过皮质骨的230 MPa）成为牙种植体最常用的分类。另一种常用钛合金Ti-6Al-4V（5级）含6%铝及4%钒，虽已在牙科应用，但其合金随时间释放铝和钒，存在结构缺陷及过敏反应的潜在风险。ELI变体（23级）较5级降低了氧、氮、铁等间隙元素浓度，从而获得更高延展性、断裂韧性及疲劳抗力，同时降低应力腐蚀开裂敏感性，提升动态条件下的长期稳定性。
商业纯钛及钛合金凭借优异的生物学及力学性能成为牙科应用的典范材料。钛及其合金不仅促进强健的骨结合，还与口腔黏膜软组织表现出高生物相容性。骨结合成功的标志是骨与种植体表面直接接触，无介入性瘢痕组织、软骨或韧带纤维，仅有骨细胞与材料接触。相比之下，软组织向钛附着的机制仍不明确。尽管已有大量表面改性策略旨在增强STI，但软组织与钛之间的化学键合性质仍是活跃的研究领域。此外，钛具备优异的耐腐蚀特性及极低的全身系统性风险。与牙齿的陶瓷性质相比，钛在表面、电子及热性能上存在显著差异，因此金属种植体的STI表现可能与天然牙周组织存在差异。理解这些差异并调控金属种植体的表面结构、化学及电荷特性，可能是实现STI及种植体周围封闭增强的可行路径。
3.2 基台材料选择与种植体周围软组织反应
虽然钛及其合金是种植体固位体的既定材料，基台材料的选择则需单独考量。最常用的基台材料包括cp-Ti（1–4级）、钛合金（5级及23级）、氧化锆（ZrO2）及近年兴起的聚醚醚酮（PEEK），每种材料在种植体周围STI方面均呈现独特的生物学及力学特征。
cp-Ti仍是基台的临床基准，具备经证实的生物相容性、机械可靠性及成熟的软组织反应，同时制造成本最低。Ti-6Al-4V（5级）虽具备相似的力学优势，但其铝、钒离子的渐进释放引发了对局部炎症反应及长期软组织刺激的关注，使cp-Ti成为软组织界面更保守的选择。23级虽较5级具备力学优势，但二者在基台层面面临同等的离子释放隐患。
氧化锆（ZrO2）已成为钛的最强替代材料，表现出良好的种植体周围软组织反应、降低的菌斑堆积、更低的细菌黏附及更优的美学效果。然而，Linkevicius及Vaitelis的系统评价未发现钛与氧化锆基台在软组织健康结局方面存在明确临床优势，后续荟萃分析亦提示表面改性策略可能比块体材料选择本身更具决定性。此外，氧化锆基台需要专门的CAD/CAM切削及高温烧结工艺，因刀具磨损严重及切削时间长导致制造成本显著高于钛。
PEEK因美学优势及更接近皮质骨的杨氏模量而成为新兴选项，但其固有疏水性及低表面能限制了未改性状态下的细胞黏附及STI。因此，PEEK在基台-软组织界面达到充分的生物学性能前需进行表面改性，目前在临床实践中仍处于探索阶段。
在这四种材料中，cp-Ti及氧化锆是当前基台的临床标准。Ti-6Al-4V虽具备力学能力，但因离子释放隐患在基台层面应用较少，PEEK则需更多临床证据支持广泛推广。然而，现有证据提示表面特性至少与块体材料选择同等重要，甚至更为关键，这也是本综述后续章节探讨的主题。
4 增强软组织封闭的策略
蛋白吸附是种植体与组织接触的首个环节，因此对细胞黏附及组织-种植体整合具有重要调控作用。表面形貌、表面化学及生物涂层等多种表面特征已被用于调控蛋白吸附以优化临床结局。
种植体的穿黏膜区域是建立软组织封闭以保障长期种植成功的关键且复杂的部位。当前商业化方案多采用光滑表面以利于清洁并抵抗细菌附着，但光滑表面同时限制细胞黏附，阻碍STI。因此，需通过表面改性调控特定细胞功能，以实现理想的STI反应，包括增强上皮及成纤维细胞功能、控制炎症反应及抑制细菌定植。
虽然钛基台表面改性是迄今研究的主要策略，但仅凭表面改性可能不足以建立稳固持久的种植体周围软组织封闭。互补策略如生物黏附剂的应用已被提议作为增强金属基台软组织附着的辅助手段。本综述聚焦钛牙种植体的表面改性策略，涵盖表面形貌改性、表面化学改性、化学-形貌杂化改性、生物涂层及干细胞疗法五大类。
4.1 关于纤维整合与上皮整合的说明
种植体周围软组织封闭通过两个独立但相互关联的生物学过程建立：纤维整合与上皮整合。纤维整合指通过成纤维细胞活性及其产生的富胶原ECM实现结缔组织向种植体表面的附着与组织化，其特征包括胶原纤维定向排列、黏附分子表达、纤连蛋白、黏着斑激酶（FAK）及跨黏膜部件周围结缔组织形成。上皮整合指结合上皮（JE）角质形成细胞通过内侧基底膜及HD向基台表面的附着。从临床角度看，两个过程对长期种植成功均不可或缺，但各自承担不同角色。上皮整合是抵御细菌侵入种植体周沟的首道防线，由HD形成及角质形成细胞向内基底膜黏附介导的JE构成病原体的主要生物学屏障。上皮封闭的任何破坏都为病原体侵入下方结缔组织及骨组织提供直接通路。纤维整合虽不直接提供屏障功能，但在早期伤口愈合中发挥关键支撑作用——种植体周围结缔组织的形成限制上皮根向迁移，维持上皮封闭的完整性。若结缔组织形成不足，上皮根向迁移将持续进展，导致不稳定的上皮附着，损害组织-种植体界面并升高种植体周围疾病易感性。因此，两个过程在临床层面相互依存：上皮整合提供初始细菌防御，纤维整合负责维持该防御。目前文献尚未就种植体表面改性应优先针对哪一过程达成共识，且缺乏区分两者结局的标准化报告体系，构成显著的研究空白。
该领域的一个关键挑战是多数研究未明确区分这两个过程。大多数研究宽泛地报告软组织细胞反应——测量成纤维细胞增殖、上皮细胞黏附、胶原沉积及整合素表达，而未将结果归因于纤维整合或上皮整合。现有文献显示，含层粘连蛋白-332、基底膜来源细胞黏附肽（CAP）或表皮生长因子（EGF）的生物涂层通过上调HD形成及角质形成细胞黏附优先促进上皮整合。相反，微孔、微沟槽及纳米孔阵列等表面形貌似乎主要影响成纤维细胞定向、胶原纤维排列及ECM沉积，与纤维整合相符。需注意，这些研究仅评估了成纤维细胞反应，此类形貌对角质形成细胞行为及HD形成的影响仍基本未被探索，代表未来上皮整合研究的重要方向。
总体而言，现有文献主要研究成纤维细胞介导的反应，上皮整合受到的关注相对不足，是未来研究的重要方向。
4.2 表面化学改性
表面化学改性涵盖多种方法，均凸显了所选技术对种植体表面与细胞行为相互作用的调控。阳极氧化是常用的表面化学改性方法，通过增厚TiO2层改变金属表面化学性质。Hadzik等人研究了该方法，对Ti-6Al-4V合金表面在不同电压参数下进行阳极氧化，其中半数样本接受低压射频氧等离子体处理。研究发现等离子体处理使样品氧浓度提升约1%，增厚TiO2层并对细胞相容性产生积极影响。细胞毒性检测显示各阳极氧化组（无论是否接受等离子体处理）细胞活力无变化，但经等离子体处理的阳极氧化组成纤维细胞增殖及黏附显著高于未处理组。该研究证明阳极氧化表面可改善STI，且等离子体处理有利于人牙龈成纤维细胞（HGF）增殖及生物封闭形成。Canullo等人进一步研究了氩等离子体（ArP）及真空等离子体（VP）对STI的影响。一项随机对照试验显示ArP处理减少了菌斑堆积及炎症，同时显著增强结缔组织愈合，但对上皮角化无影响。体外研究显示VP处理显著改善蛋白吸附及成纤维细胞在接种后20分钟内的黏附，但所有基材在24小时后均呈现平台效应，需更长周期（7–14天）研究评估细胞在增殖及组织形成阶段的动态行为。尽管等离子体处理前景良好，但因改性技术差异导致临床应用仍不一致，难以建立标准化行业规范。
元素掺杂是另一类被探索的STI增强策略。Wei等人研究了石墨烯在商业纯钛（cp-Ti）中的整合。石墨烯在哺乳动物细胞中表现出良好的生物相容性及优异的杀菌特性。通过放电等离子烧结（SPS）将石墨烯整合入cp-Ti形成紧密结合而非涂层，避免了石墨烯与钛表面因黏附强度不足导致的剥落风险。该复合材料对变形链球菌、具核梭杆菌及牙龈卟啉单胞菌等口腔病原体表现出显著优于cp-Ti的抑菌效果，同时在促进成纤维细胞黏附、增殖及伤口愈合方面表现优异，并上调了黏着斑蛋白（VCL）、整合素β1（ITBG1）、FAK及纤连蛋白-1等与细胞黏附及增殖相关的蛋白表达，同时提升I型胶原分泌。Shim等人通过沉积氧化铈纳米颗粒（Ce）对4级钛盘进行改性。铈因促进伤口愈合、杀菌及抗炎能力而被选用。结果显示Ce涂层显著增强成纤维细胞黏附，并在有无H2O2诱导的活性氧（ROS）应激条件下均提升纤连蛋白、I型胶原、桩蛋白及F-肌动蛋白的表达。
Wu等人探索了海藻酸钠（SA）与氯己定（CHX）在cp-Ti板上的涂层策略。通过逐层组装方式构建5层（CSC5）及10层（CSC10）配置。该涂层在大鼠模型中立即表现出对金黄色葡萄球菌及伴放线聚集杆菌的抗菌活性。虽然涂层初期抑制成纤维细胞黏附，但随着涂层降解细胞相容性逐渐改善，提示抗菌效能与生物相容性之间存在潜在平衡。组织学结果显示纯钛组纤维囊厚度约370 μm，CSC5组约120 μm，CSC10组约60 μm，且纯钛组可见红细胞浸润组织及新生血管形成，CSC5及CSC10组则未见，表明SA/CHX涂层在病原体丰富的环境中具备增强免疫应答缓解及促进软组织修复的能力，CSC10效果尤为显著。
Wang等人研究了可充电苝聚酰亚胺涂层的体内效应。钛表面涂覆肼水合物衍生聚酰亚胺（HPI-Ti）并经恒电流充电后储存电荷，浸入生理环境后启动化学放电。结果显示电位阈值-0.7V至-1.0V的带电表面有效减轻氧化应激并抑制金黄色葡萄球菌，同时促进体内外成纤维细胞生长。体内结果揭示致密、组织良好的胶原纤维生长——这是种植体界面STI成功的关键因素。但该涂层对大肠杆菌的抑制效果远弱于金黄色葡萄球菌，归因于二者细胞壁结构的差异。
上述研究凸显了表面化学改性在促进钛种植体STI方面的显著影响。通过增强生物相容性、细胞反应及细菌抵抗力，这些技术有助于改善临床结局。未来研究应着力优化这些策略以更好模拟天然牙-牙龈界面，可整合生物力学或生物电因素进一步优化STI。
4.3 表面形貌工程
近期牙种植体研究中，多种表面改性技术被用于优化生物相容性、细胞黏附及促增殖能力。激光处理是代表性方法，可精确控制表面形貌改性，构建影响细胞行为的图案及结构。常见几何构型包括微沟槽、微孔及纳米孔，其尺寸需根据目标细胞反应及组织应用进行优化。这些受控的形貌线索可模拟天然组织微环境并促进组织整合。Abdal-hay等人利用飞秒激光技术在钛表面制备垂直排列的微孔（7 μm及15 μm直径），促进牙龈成纤维细胞向微孔内深部迁移（>10 μm）并沿内壁黏附，体外培养10天后表现出最佳附着效果。这种胶原纤维垂直于种植体表面生长的模式可能为软组织封闭提供额外稳定性。Belloni等人的体内研究采用5 μm直径的激光微孔，观察到较机加工表面垂直的胶原纤维定向排列，与改善的软组织附着相关。鉴于孔径及实验条件差异，未来需在体内重复Abdal-hay等人的工作以确定7–15 μm孔径是否优于5 μm孔径。
Zara等人采用镱激光处理获得不同颜色表面（浅紫红色、深紫红色、浅金色、深金色），发现表面美观性与牙龈成纤维细胞生长、细胞活力及I型胶原分泌直接相关。所有颜色均表现出优异的生物相容性及细胞活力，其中浅紫红色组的I型胶原分泌最高，预示潜在的增强软组织封闭能力，但与机加工钛相比差异未达显著性，除美学匹配天然牙龈外，仍需进一步评估其与机加工抛光钛在胶原I附着界面的差异及临床转化可行性。
Cai等人通过脱合金法去除铝在钛表面构建纳米孔。研究发现30 nm直径纳米孔在成纤维细胞黏附、ECM分泌及FAK、VCL、ITGB1上调方面提供最优反应。体内小鼠口腔穿黏膜种植模型植入1个月后，脱合金表面显著上调I型胶原及层粘连蛋白α3表达，纤连蛋白及ITGB1亦增强，证实积极的生物学反应。30 nm纳米孔优于125 nm孔及对照组，提示该方法存在尺寸依赖性限制，需进一步探索30–125 nm之间或更小的孔径是否带来额外获益。
这些发现为增强种植体基台与周围组织整合提供了潜在路径。激光改性表面在STI方面前景最为广阔，但未来研究需在探索细胞增殖的同时评估胶原黏附及定向排列。在许多情况下，仅靠表面形貌可能不足以完美模拟天然封闭性牙周组织，因此研究人员探索了结合表面化学与形貌改性的杂化策略。
4.4 表面化学与形貌联合改性策略
多种方法结合了表面形貌与表面化学的协同效应。Jayasree等人利用电化学阳极氧化（60V，10分钟）结合镓掺杂在钛表面制备双重微纳米各向异性二氧化钛纳米孔（TNP）。HGF接种结果显示成纤维细胞生物活性在TNP及释镓TNP上均得到良好维持。阳极氧化增加了表面蛋白黏附，但镓掺杂未产生显著差异。Xu等人同样通过电化学阳极氧化制备二氧化钛纳米管（TNT），电压分别为10V（NT10）、30V（NT30）及60V（NT60），对应纳米管直径分别为30 nm、100 nm及200 nm。文献报道50–100 nm直径纳米管可促进HGF黏附、增殖及ECM相关基因表达，更精细的范围界定为70–90 nm。Xu等人的研究显示NT30组改善了细胞附着、增殖及ECM相关基因表达，ITGB1、VCL、FN及COL1水平较其他组升高，且在3–7天期间细胞增殖持续增强。重要的是，NT30还减少了牙龈卟啉单胞菌向穿龈部件的黏附。相反，直径200 nm的NT60损害了细胞黏附及增殖，提示阳极氧化存在电压阈值。
Li等人进一步探索电化学阳极氧化制备二氧化钛纳米管阵列，并通过聚多巴胺（PDA）膜固定D-氨基酸K122?4肽。PDA-D-氨基酸TNT对变形链球菌及具核梭杆菌的抗菌率分别达81.5%及71.7%。尽管PDA-D-氨基酸TNT在各时间点（1、3、5、7天）的细胞增殖未达统计学显著差异，但显著增大了HGF铺展面积及周长，整合素β1及F-肌动蛋白表达亦显著升高。Han等人制备了46 nm（TNP-60）及66 nm（TNP-80）两种纳米孔表面，发现TNP-80在7天内增强韧带分化标志物（MKX、COLI及FSP）表达及胶原沉积，优于TNP-60、粗糙钛及微机加工钛。Han等人认为改变的基因表达可通过桩蛋白、桩蛋白、Rac1、YAP及MKX的偶联驱动HGF的韧带分化结局。
为最大化形貌与化学改性的协同效应，整合外部刺激的 novel 策略值得探索。电刺激疗法（EST）通过在缺损部位施加电流或电压改善伤口愈合及组织重塑，已在骨科及康复医学中广泛应用。EST可增强生长因子受体表达、胶原分泌及骨结合。Jayasree等人首次将EST应用于STI研究，发现1.5V直流电刺激作用于阳极氧化制备的TiO2纳米孔可增强成纤维细胞增殖及胶原分泌，同时抑制细菌生物膜形成。
Doll等人通过结合紫外光刻与氢氟酸蚀刻（HF）研究了微沟槽形貌对HGF的影响。HF蚀刻以无规方向去除钛表面材料，形成微观凹坑、脊及其他不规则结构，增加材料表面积并潜在促进软组织细胞活性。Doll等人制备了横向宽度2.5–75 μm的微沟槽，接种HGF后研究其生物学行为及细胞间黏附分子-1（ICAM-1）和YAP的基因表达。结果显示7.5–20 μm（掩模尺寸）、深度1.6–3.2 μm的形貌范围显著改善细胞定向及铺展。超过20 μm后，短期孵育期间ICAM-1及YAP的定向强度及铺展减弱，但72小时后无显著差异。未来需在改性表面观察HGF的胶原定向及黏着斑以充分评估牙龈STI。
多项研究比较了表面形貌方法与表面化学方法的各自效应。Alali等人的研究展示了化学改性如何无意中改变表面形貌。该团队通过Li及NaOH掺杂改变钛表面，分为掺锂碱处理钛（Li_Ti）、碱处理钛（NaOH_Ti）及机械制备微粗糙钛（对照_Ti）。Li_Ti及NaOH_Ti表面呈现纤维网状多孔结构，而机加工表面光滑均匀抛光。HGF培养结果显示Li_Ti及NaOH_Ti均显著增加成纤维细胞增殖及附着，Li_Ti在第7天时成纤维细胞生长因子-2（FGF-2）mRNA水平升高最为显著。此外，Li_Ti上调Col1及纤连蛋白基因表达的速度高于NaOH_Ti组（两组均高于对照）。
Yossri等人比较了激光改性与等离子体处理的形貌及化学变化。体内结果显示等离子体喷涂处理的基台较激光处理基台表现出更低的炎症及更优的胶原纤维组织化。但缺乏将两种方法结合的尝试。Arias-Mainer等人同时结合阳极氧化与喷砂，发现联合处理不仅促进成纤维细胞黏附，还降低促炎细胞因子，抑制伤口愈合期间的炎症反应。
综上，联合表面形貌与表面化学改性在改善钛牙种植体STI方面潜力显著。阳极氧化、酸蚀、肽固定及微形貌改变等技术已证实可增强成纤维细胞活性、胶原沉积及抗炎反应。多项研究已开始评估胶原定向排列——这对穿黏膜界面的稳定软组织封闭至关重要。然而，尽管体外结果令人鼓舞，体内验证仍然有限。未来研究应优先采用体内模型以更好反映临床条件，同时探索电刺激等辅助策略进一步支持STI。深入理解这些联合策略在分子及组织层面对种植体周围软组织的影响，将为指导下一代生物智能种植体设计提供关键依据。
4.5 用于STI的生物涂层
生物涂层通过在种植体表面提供生物相容性层促进细胞黏附及组织生长，为增强医疗植入物软组织整合开辟了前景广阔的途径。近年来，肽及蛋白涂层作为生物涂层的代表被广泛探索。既往研究表明，在骨-种植体界面应用黏附蛋白或功能性肽可增强骨结合。肽可被设计为呈现细胞结合域，从而改变生物学环境以利于种植体整合。尽管骨生成增强已被广泛研究，但利用黏附蛋白或功能性肽改善钛表面STI的研究仍有限。Fischer等人利用源自基底膜的CAP纳米涂层（包括Net1、LamLG3、AG86及AMBN），将口腔角质形成细胞（OK）及HGF分别接种于涂层表面。结果显示整合素介导的HD表达上调，角质形成细胞增殖选择性增加（相较于成纤维细胞），JE内黏附标志物表达增强。Boda等人结合共轭亚油酸（CLA）与阳离子细胞黏附肽（LamLG3），发现通过促进XVII型胶原（HD的结构组分）及整合素β-4（HD形成、细胞黏附及存活所需）表达，增强了人口腔角质形成细胞（hOK）的半桥粒软组织附着。同时介导抗炎反应，包括抑制促炎M1标志物产生及促进抗炎M2巨噬细胞表型极化。
Liu等人制备了聚（DL-乳酸）-层粘连蛋白332（PDLLA-LN332）复合涂层并应用于商业纯钛表面。采用HaCaT细胞（永生化人角质形成细胞）及牙龈间充质干细胞（GMSC）评估其对口腔STI的影响。该涂层通过整合素α6β4结合激活HaCaT细胞的
