好的牙·訊｜近日，一項由紐約州立大學(xué)理工學(xué)院、加納大學(xué)與伍斯特理工學(xué)院聯(lián)合完成的研究在《科學(xué)報告》（Scientific Reports）期刊上發(fā)表。

研究展示了一種利用牛骨與蛋殼等生物廢棄物制備的羥基磷灰石（HA）納米棒涂層技術(shù)，該涂層可顯著提升鈦合金（Ti-6Al-4V）牙科種植體的摩擦學(xué)性能與生物活性。研究團隊通過創(chuàng)新的填充滲鍍法（pack cementation），在鈦合金表面構(gòu)建了具有納米棒結(jié)構(gòu)的羥基磷灰石涂層，為改善牙科種植體的長期穩(wěn)定性提供了新思路。

研究指出，全球約46%的人口受口腔健康問題困擾，其中約2.68億人面臨牙齒缺失問題。鈦合金因其良好的生物相容性和機械強度被廣泛用于牙科種植體，但其生物惰性限制了骨傳導(dǎo)能力。

為此，研究團隊開發(fā)了基于牛骨（BHA）和蛋殼（EHA）的羥基磷灰石涂層技術(shù)：牛骨經(jīng)清洗、粉碎后與碳酸鋇混合，在900C下處理鈦基體；蛋殼則通過煅燒生成氧化鈣，再與磷酸反應(yīng)合成磷酸鈣，最終以相同工藝涂覆。

納米壓痕測試顯示，涂層顯著提升了鈦合金硬度：蛋殼源涂層（EHA）硬度達1.82 GPa，牛骨源涂層（BHA）為1.08 GPa，均高于未涂層基材（0.81 GPa）。

銷盤摩擦試驗表明，涂層表面摩擦系數(shù)（0.70–0.79）高于未處理組（0.35），但更高的摩擦系數(shù)有助于減少植入初期的微動，促進骨整合。磨損率測試中，牛骨源涂層表現(xiàn)最優(yōu)（0.020 mm3/Nm），較未處理組（0.035 mm3/Nm）降低約43%。

研究發(fā)現(xiàn)，高溫處理使鈦合金表面形成金紅石相二氧化鈦（TiO?）底層，羥基磷灰石納米棒覆蓋其上。在摩擦過程中，羥基磷灰石層逐漸磨損后，暴露的TiO?層仍能維持表面活性，形成氧化鐵等摩擦催化產(chǎn)物薄膜，減少對偶材料的磨損（磨損率降低58%-79%）。該機制兼顧了早期骨整合所需的生物活性和長期機械穩(wěn)定性。

模擬體液（SBF）浸泡實驗證實，涂層表面具有優(yōu)秀的骨結(jié)合能力：浸泡24小時后，涂層表面即出現(xiàn)磷灰石晶體；1-3周后，鈣、磷元素均勻覆蓋基體，形成類骨磷灰石層。而未涂層鈦合金在相同條件下未檢測到鈣沉積，表明其生物活性有限。

與傳統(tǒng)的等離子噴涂、溶膠凝膠法等技術(shù)相比，該工藝利用生物廢棄物為原料，成本更低且環(huán)境友好。研究團隊指出，此技術(shù)為開發(fā)兼具優(yōu)異機械性能、耐磨性和生物活性的牙科種植體提供了新路徑。團隊下一步計劃開展動物實驗，以評估長期植入效果，為臨床轉(zhuǎn)化提供數(shù)據(jù)支持。

（本內(nèi)容圖源：Scientific Reports）

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