钛表面二氧化钛纳米管涂覆微柱阵列用于抗菌活性及增强生物活性

《Coatings》：Micro-Pillar Arrays Coated with TiO2 Nanotubes on Titanium Surface for Antibacterial Activity and Enhanced Bioactivity

　　

摘要

钛及其合金因其优异的骨匹配弹性模量、耐腐蚀性和生物相容性，被广泛应用于骨科和牙科种植体。然而，种植体相关感染和早期骨整合不足仍然影响其长期临床性能。受蝉翼和荷叶等天然微米/纳米拓扑结构的启发，我们制备了由钛微柱阵列涂覆二氧化钛纳米管组成的分层表面。通过飞秒激光烧蚀制备扫描间距为40、60和80 μm的微柱阵列，随后通过原位阳极氧化生长直径约100 nm的二氧化钛纳米管。该分层结构将微柱和二氧化钛纳米管相结合，以增强抗菌性能和生物活性：涂覆纳米管的微柱阵列为细胞黏附提供了三维微环境，而二氧化钛纳米管则表现出接触杀菌的抗菌功能。40-MNTs样品（40 μm微柱涂覆二氧化钛纳米管）在有效支持间充质干细胞黏附和增殖的同时，实现了最高的抗菌效率。这些结果表明，将微米尺度几何结构与纳米拓扑信号相结合，可以改善抗菌性能同时保持细胞相容性，为钛种植体提供了一种无药物表面工程策略。