供稿人:彭思琦、孫暢寧 供稿單位:西安交通大學精密微納制造技術全國重點實驗室 發(fā)布日期:2025-03-22
近年來,聚醚醚酮(PEEK)因其優(yōu)異的機械性能、生物相容性和化學穩(wěn)定性,作為鈦的潛在替代品在骨修復中引起了極大的關注。最重要的是,它的彈性模量與人體骨骼非常相似,最大限度地減少了“應力屏蔽”效應的發(fā)生。因此,PEEK被認為是最具有前景的骨修復材料之一。然而,復雜的制造方法、疏水性和PEEK表面的生物惰性導致植入后骨結合不充分。3D打印技術的出現(xiàn)為口腔種植體的生產(chǎn)開辟了新的途徑。在PEEK制造方面,3D打印已成為傳統(tǒng)方法的一種有前途的替代方法。它允許創(chuàng)建可調節(jié)的宏觀/微觀結構,包括孔隙率、孔徑和孔形狀,這可以促進成骨細胞和骨髓干細胞(BMSCs)等成骨細胞的增殖和生長。
蘭州大學口腔醫(yī)學院Xiaojie Xu等人在Advanced Functional Materials期刊報告了一種化學改性的方法來改善PEEK的生物惰性,他們采用定制的方法來開發(fā)仿生PDL纖維PEEK植入物。該方法涉及利用隨后的3D打印、磺化處理和用載藥水凝膠進行表面改性的熔融沉積成型(FDM)技術(圖1)。所得到的植入物,命名為SCHSPEEK(SIMCFP加載水凝膠改性磺化PEEK),進行了廣泛的表征,以評估其物理化學性能,抗菌能力,生物相容性,摩擦學性能和骨整合能力。研究結果表明,用仿生PDL纖維水凝膠改性的3D打印PEEK植入物具有優(yōu)異的抗菌和抗炎性能,以及上級的骨整合和應力分散能力。因此,作者認為SCHSPEEK植入物作為生物材料在未來的臨床應用中具有很大的前景。
圖1 SCHSPEEK植入物制備步驟示意圖
基于圖2的動物實驗,作者發(fā)現(xiàn)PEEK植入物,當加載SIM-CFP和仿生牙周纖維水凝膠處理時,表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌和成骨能力。我們的3D打印PEEK植入物,沿著簡單的表面涂層處理,證明了生物功能PEEK植入物的臨床潛力。3D打印PEEK植入物上的仿生水凝膠纖維改性大大增強了其表面性能,生物相容性和與骨的結合,有效促進骨缺損修復。此外,CFP的摻入降低了全身毒性和抗生素耐藥性,同時增強了植入物的局部抗菌和抗微生物作用。因此,這種用仿生牙周纖維水凝膠改性的3D打印聚醚醚酮植入物非常適合口腔種植學/骨科應用,并在臨床實踐中有希望。
圖2 植入物尺寸和植入示意圖