種植體新型材料聚醚醚酮表面改性處理的研究進(jìn)展

宣麗娜　黎紅

[摘要] 如今種植牙因臨床技術(shù)的改進(jìn)及與天然牙相當(dāng)?shù)木捉佬?，已?jīng)被牙列缺損和牙列缺失患者列為首選的修復(fù)方法。聚醚醚酮（PEEK）由于其出色的機(jī)械特性和良好的生物相容性而成為有前途的植入材料。目前這種聚合物是脊柱應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)材料，但因?yàn)槠渖锒栊圆⑽从糜诳谇环N植體的制造。種植體的成功率首先依賴于其良好的骨結(jié)合，如今國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過使用各種表面改性技術(shù)努力增強(qiáng)PEEK骨整合特性，以使得該聚合物材料能夠應(yīng)用于口腔中。本文就未來(lái)種植體材料PEEK的不同表面改性技術(shù)進(jìn)行綜述。

[關(guān)鍵詞] 聚醚醚酮;牙種植體;表面改性;牙列缺失

[中圖分類號(hào)] R783.6? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? ? ? ? [文章編號(hào)] 1673-9701（2022）08-0182-06

Research progress on surface modification of Polyetheretherketone， a new implant material

XUAN Li′na? ?LI Hong

School of Stomatology， Zhejiang University of Traditional Chinese Medicine， Hangzhou 310053， China

[Abstract] Dental implants are considered as the preferred restoration method for patients with dentition defects and missing dentition， due to the improvement of clinical technology and the chewing efficiency equivalent to natural teeth. Polyetheretherketone（PEEK） becomes a new implant material， because of its excellent mechanical properties and good biocompatibility. It is currently a standard material for spinal applications， but it is not used in the manufacture of oral implants because of its biological inertness. The success rate of implants firstly depends on its good osseointegration. Researchers at home and abroad have used various surface modification technologies to enhance the osseointegration properties of PEEK so that the polymer material can be used in the oral cavity. This paper reviewed different future surface modification technologies of PEEK implant materials.

[Key words] Polyetheretherketone; Dental implant; Surface modification; Dentition defects

口腔種植體可以用作天然牙根的人工替代品，它們?yōu)楣潭ɑ蚩烧纳隙斯诓啃迯?fù)體提供穩(wěn)定的支持，并且可以提高牙列缺損或無(wú)牙頜患者的生活質(zhì)量。當(dāng)今種植體常用材料為鈦金屬及氧化鋯等，但均存在相對(duì)的劣勢(shì)。聚醚醚酮PEEK不僅對(duì)人體無(wú)毒性、無(wú)致敏性等，并且可以提供優(yōu)良的生物相容性、耐腐蝕性以及出色的力學(xué)性能[1]。種植體成活最基本的要求是與骨組織具有良好的骨結(jié)合，與鈦等種植體相比，純PEEK的缺點(diǎn)是存在疏水性，抑菌能力差及骨整合能力較弱。為了提高PEEK種植體的骨結(jié)合能力，科學(xué)家已發(fā)現(xiàn)多種不同表面改性技術(shù)來(lái)提高PEEK表面活性。本文就種植體新型材料PEEK的不同表面處理技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 聚醚醚酮（PEEK）

PEEK是聚芳基醚酮聚合物家族的一種高分子量熱塑性聚合物，具有優(yōu)良的生物相容性，不會(huì)引起毒性或誘變作用，被描述為具有出色機(jī)械和化學(xué)性能的高性能聚合物。PEEK在20世紀(jì)90年代被美國(guó)食品和藥物管理局（Food and Drug Administration， FDA）認(rèn)證為可植入級(jí)材料，不但在脊椎外科中用為椎間融合器的材料，同時(shí)還可用于重建顱骨缺損[2]。PEEK具有輻射透射性，其植入物在計(jì)算機(jī)斷層掃描和磁共振斷層掃描中不會(huì)引起任何偽影，并且可以更好地觀察術(shù)后的愈合階段[3]。純PEEK 彈性模量為3～4 GPa[4]，與鈦金屬相比較更接近人體牙槽骨的彈性模量。因?yàn)镻EEK更易于與其他材料結(jié)合使用，這樣可以輕松調(diào)節(jié)其機(jī)械性能，使PEEK植入物和骨骼之間的重量實(shí)現(xiàn)平衡分配，這種特性可以更好防止出現(xiàn)應(yīng)力屏蔽現(xiàn)象[5]。但是PEEK的生物惰性、疏水性，缺乏抗菌活性以及與天然骨組織結(jié)合能力弱等劣勢(shì)，嚴(yán)重限制了其在口腔科的用途。為了努力引入PEEK作為鈦金屬的替代植入材料，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)通過各種涂層材料和不同表面處理技術(shù)來(lái)增強(qiáng)PEEK的骨整合特性。

2 提高PEEK生物活性的策略

PEEK表面較低的潤(rùn)濕性約束了細(xì)胞黏附和蛋白質(zhì)吸收，這將導(dǎo)致骨結(jié)合中傷口愈合時(shí)間的延長(zhǎng)[6]。種植體與宿主組織之間良好的骨結(jié)合是其長(zhǎng)期存活的關(guān)鍵先決條件，因此需要進(jìn)行PEEK表面修飾以與細(xì)胞外環(huán)境相互作用并觸發(fā)成骨細(xì)胞反應(yīng)，例如細(xì)胞增殖、黏附和分化。研究發(fā)現(xiàn)植入物材料的表征和化學(xué)性質(zhì)對(duì)周圍細(xì)胞的行為存在較大的影響[7]。目前學(xué)者們正在探索各種策略以增強(qiáng)PEEK總體骨整合特性，包括非涂層法和涂層法。

2.1 PEEK非涂層表面處理技術(shù)

2.1.1 噴砂處理? 噴砂是一種傳統(tǒng)且經(jīng)濟(jì)合理的選擇，噴砂顆粒的大小通過影響PEEK表面形態(tài)參數(shù)的變化，從而影響其潤(rùn)濕性[8]，影響周圍成骨細(xì)胞的黏附。Sunarso等[9]采用噴砂方法制備了粗糙度約為2.3 μm表面的PEEK，與粗糙度為0.06 μm鏡面拋光PEEK相比，微粗糙PEEK上骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（bone marrow-derived mesenchymal stem cells， bMSCs）具有更高的增殖、骨鈣素（osteocalcin， OC）表達(dá)和骨樣結(jié)節(jié)形成，同時(shí)微粗糙PEEK的拔出力約為鏡面拋光PEEK的4倍。Tang等[10]分別用砂紙和噴砂處理納米硅酸鈣（nano-calcium silicate， n-CS）/PEEK復(fù)合材料的表面，結(jié)果表明噴砂處理的復(fù)合材料的性能顯著優(yōu)于砂紙?zhí)幚淼膹?fù)合材料。已有相關(guān)研究顯示[11]，噴砂后的PEEK表面進(jìn)行磷酸化可進(jìn)一步增加成骨細(xì)胞的反應(yīng)。

2.1.2 等離子體處理? 等離子體處理方法的優(yōu)點(diǎn)是將 PEEK表面平均化處理的同時(shí)，還可以提高細(xì)胞選擇性黏附表面的親水性，而且可挑選更合適的氣體，并且不會(huì)污染環(huán)境。PEEK經(jīng)等離子體處理后，其表面形成納米結(jié)構(gòu)，表面自由能將進(jìn)一步增加。目前許多不同的等離子體已經(jīng)可以用來(lái)精確地改變材料表面形貌和潤(rùn)濕性，諸如氧、氮、氬等離子體。Gan等[12]研究發(fā)現(xiàn)，PEEK表面經(jīng)氮?dú)獾入x子體浸沒（nitrogen plasma immersion ion implantation， N2-PIII）注入后，其潤(rùn)濕性和表面粗糙度顯著提高，為種植體周圍界面的人成骨細(xì)胞MG-63提供了更大的接觸面積，同時(shí)對(duì)金黃色葡萄球菌有一定的抗菌活性。這可能與改性處理后PEEK表面形成氮官能團(tuán)有關(guān)，表明經(jīng)N2-PIII處理的PEEK表面具有較好的生物活性和抗菌效果。但是等離子體處理方法比較昂貴，而且不適用于形狀復(fù)雜的PEEK表面。

2.1.3 濕化學(xué)技術(shù)? 最近的報(bào)告表明[13]，光滑PEEK表面提供的骨整合有限，并可能導(dǎo)致種植失敗。研究者發(fā)現(xiàn)，光滑PEEK的另一種改性方法是使PEEK表面呈多孔狀態(tài)，王娜等[14]用濃硫酸對(duì)PEEK進(jìn)行表面磺化處理，結(jié)果表明磺化6 min時(shí)PEEK表面孔洞層次增加，出現(xiàn)二級(jí)多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有最優(yōu)的表面形貌，有利于成骨細(xì)胞的黏附。除了單一的化學(xué)處理外，科學(xué)家還將化學(xué)和表面形貌處理相結(jié)合對(duì)PEEK進(jìn)行完善改性處理。Wang等[15]采用磺化和氬等離子體處理相結(jié)合的方法，制備了一種具有特定官能團(tuán)（氨基和COOH/COOR）的納米形貌PEEK，結(jié)果表明處理之后的樣品具有較好的抗菌活性，而且微納米形貌結(jié)合特定的功能基團(tuán)提高了MG-63早期的黏附能力，進(jìn)一步改善了MG-63的增殖和成骨分化。同時(shí)還存在另一種抗菌改性方法，Chen等[16]通過等離子體浸沒離子注入（PIII）和氫氟酸處理來(lái)構(gòu)建含氟PEEK，結(jié)果表明氟化PEEK不僅增強(qiáng)bMSCs細(xì)胞黏附、增殖和堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP），并且對(duì)牙齦卟啉單胞菌具有良好的抑菌作用。濕化學(xué)技術(shù)方法克服了噴砂等物理方法無(wú)直接視線而導(dǎo)致PEEK表面涂層不均勻的缺點(diǎn)，同時(shí)較易應(yīng)用于形狀復(fù)雜的植入物。但是濃硫酸等危險(xiǎn)化學(xué)物品在操作中存在一定風(fēng)險(xiǎn)，此外化學(xué)廢液的處理對(duì)環(huán)境也有可能造成危害，需要妥善處理。

2.1.4填充改性? 填充改性一般是在初始材料中填補(bǔ)其余加強(qiáng)型材料來(lái)達(dá)到改善原材料不足之處的目的。在PEEK的改性上，可以添加氧化物、纖維及陶瓷等。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料具有優(yōu)異的性能，如高機(jī)械強(qiáng)度、可加工性良好，熱膨脹系數(shù)低等。已有一些研究顯示[17]，碳纖維PEEK復(fù)合材料（carbon fibers-PEEK，CF-PEEK）具有與人體骨骼相匹配的高機(jī)械強(qiáng)度和彈性模量，被認(rèn)為是一種新型的植入物。PEEK耐磨性能較差，二氧化鋯等耐磨顆粒通常具有高脆性等特點(diǎn)，將PPEK和二氧化鋯顆?；旌峡山档蚉EEK摩擦系數(shù)。Song等[18]采用掃描電鏡（scanning electron micro-scope， SEM）等對(duì)添加二氧化鋯顆粒的PEEK進(jìn)行表征，結(jié)果表明當(dāng)二氧化鋯填充顆粒為5%時(shí)，復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)最低，摩擦性能最好。研究發(fā)現(xiàn)[19-20]通過110 μm氧化鋁顆粒噴砂處理的陶瓷填充PEEK的粗糙度較為理想，也具有良好的潤(rùn)濕性，同時(shí)骨-種植體接觸（bone-implant contact， BIC）良好，是潛在的牙種植材料。

2.2 PEEK表面涂層處理技術(shù)

表面涂層技術(shù)涉及新材料在其表面的沉積，新材料的選擇標(biāo)準(zhǔn)為其與骨結(jié)合或促進(jìn)骨生長(zhǎng)的能力，這種方法的優(yōu)勢(shì)是使兩種或多種材料發(fā)揮其有利性能。對(duì)于這種含有涂層的植入物，細(xì)胞必須能夠附著、移動(dòng)、生長(zhǎng)和分化在其表面。本節(jié)將分三個(gè)部分來(lái)描述不同類別涂料對(duì)改善骨整合的影響：①生物活性離子;②具有已知骨結(jié)合能力的材料;③蛋白質(zhì)、肽或藥物。盡管這些修飾被歸類為涂料，但它們也會(huì)影響PEEK的表面形態(tài)、化學(xué)性質(zhì)和潤(rùn)濕性。

2.2.1生物活性離子? 已知有幾種離子在骨形成中起重要作用，如鈣（Ca）、硅（Si）、鋰（Li）和鋅（Zn）等。這些離子已直接作為涂料應(yīng)用于PEEK表面或間接作為生物玻璃基涂層的摻雜劑[21]。這些離子通過其表面濃度使PEEK表面粗糙化，從而產(chǎn)生與等離子涂層相似的效果[10，22]。（1）鈣：鈣是骨的主要成分之一，Ca離子可調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞（osteoblasts， OBs）的分化以及膠原和骨蛋白的表達(dá)。Lu等[23]使用鈣等離子體浸沒離子植入（Ca-PIII）方法在PEEK上產(chǎn)生富含鈣的表面，通過施加較高的電壓將表面鈣濃度從4.2%增加到11.1%，結(jié)果表明與未涂層PEEK相比，周圍較高的Ca離子濃度刺激bMSCs功能并上調(diào)bMSCs的基因和蛋白質(zhì)表達(dá)，使bMSCs細(xì)胞的黏附、擴(kuò)散、增殖、ALP活性和膠原蛋白分泌顯著增加。（2）鋰：鋰對(duì)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（human marrow-derived mesenchymal stem cells， hMSCs）具有重要的生物學(xué)作用，可增強(qiáng)Wnt/β-catenin信號(hào)通路，該信號(hào)通路與成骨細(xì)胞分化和破骨細(xì)胞生成的抑制有關(guān)[24]。研究發(fā)現(xiàn)[24]，在聚多巴胺（polydopamine， PDA）涂層中加入鋰摻雜的硅酸鹽生物玻璃納米球（lithium doping silica nanospheres， LSNs），可形成摻鋰的PDA介孔生物玻璃涂層，當(dāng)浸入模擬體液（simulated body fluid， SBF）中時(shí)，LSNs/PDA復(fù)合涂層釋放出Si和Li離子，與僅使用PDA和未處理的PEEK相比，這種表面改性方法加速了磷灰石在SBF中的沉積，同時(shí)復(fù)合涂層在體外還提高了bMSCs的黏附、擴(kuò)散，顯著促進(jìn)體內(nèi)更多的骨形成和骨骼接觸。在比格犬股骨中植入12周后，骨與LSNs/PDA涂層的PEEK植入物之間沒有間隙，并且復(fù)合涂層還使去除PEEK種植體所需的力顯著增加，表明Si和Li離子釋放刺激骨形成。（3）硅：臨床證據(jù)表明硅有助于骨骼形成，因此已將硅涂層應(yīng)用于PEEK以改善骨整合。氮化硅（silicon nitride， SN）具有良好的骨傳導(dǎo)性和生物相容性，Xu等[25]采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)在PEEK表面包覆SN，得到PEEK-SN，結(jié)果顯示致密的非晶態(tài)SN涂層（厚度約500 nm）與PEEK緊密結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度為6.88 N。同時(shí)PEEK-SN的表面粗糙度、親水性、表面能等明顯高于PEEK，抗菌和成骨實(shí)驗(yàn)表明，PEEK-SN具有更強(qiáng)的抗菌活性，能夠顯著促進(jìn)bMSCs的黏附、增殖和成骨相關(guān)基因的表達(dá)。

2.2.2骨結(jié)合材料? 一些涂有等離子噴涂鈦（Ti）或羥基磷灰石（hydroxyapatite， HA）涂層的PEEK脊柱固定裝置已經(jīng)被FDA批準(zhǔn)用于臨床。研究人員正在繼續(xù)改進(jìn)這些涂層，并嘗試添加新材料如石墨烯和氧化石墨烯等，這些材料在有成骨因子的情況下可以加速骨形成，甚至可以在不添加成骨因子的情況下促進(jìn)骨形成[26]。以下將總結(jié)在PEEK植入物上應(yīng)用骨結(jié)合材料的最新工作。（1）鈦：鈦具有較高的疲勞強(qiáng)度，生物相容性和促進(jìn)骨生長(zhǎng)的骨傳導(dǎo)性[27]。如在綿羊骨盆模型12和24周后，等離子噴涂Ti涂層的PEEK（Ti-PEEK）與純PEEK相比，ALP和骨形成蛋白-2（bone morphogenetic protein， BMP-2）的轉(zhuǎn)錄和翻譯增加，所需的移除力也顯著增加[28]。表面粗糙度增加的鈦涂層提供了更好的植入物穩(wěn)定性，CF-PEEK螺釘上光滑和粗糙的鈦涂層的比較，表明真空等離子噴涂沉積的粗糙鈦涂層比未涂層的CF-PEEK具有更高的BIC和去除扭矩[29]。研究發(fā)現(xiàn)，用鈦涂層PEEK植入物可能會(huì)帶來(lái)一些與Ti植入物相關(guān)的問題，如應(yīng)力屏蔽、過敏反應(yīng)和金屬離子釋放等。（1）羥基磷灰石：羥基磷灰石（HA）是骨骼的主要無(wú)機(jī)成分，不僅可以增強(qiáng)細(xì)胞粘附力，而且與周圍的骨有良好的骨結(jié)合[30]。沉積的HA涂層往往處于無(wú)結(jié)晶狀態(tài)[31]，但是可以進(jìn)行沉積后退火處理以使礦物涂層重新結(jié)晶。結(jié)晶HA溶解速度比非晶態(tài)HA慢，并且具有更好的成骨性能。研究發(fā)現(xiàn)HA涂層經(jīng)高壓滅菌和微波處理相結(jié)合后增加了結(jié)晶度，并導(dǎo)致前成骨細(xì)胞MC3T3的成熟和礦化作用得到了最大程度的促進(jìn)。同時(shí)為了在沉積后加熱期間幫助保護(hù)PEEK，可以在HA涂層之前施加一層氧化釔穩(wěn)定的氧化鋯（YSZ）[32]。盡管許多研究表明，使用高結(jié)晶度HA涂層可改善PEEK骨整合，然而在沉積后未經(jīng)任何熱處理的情況下，在綿羊骨盆模型中，碳纖維增強(qiáng)型（carbon fiber-reinforced PEEK，CFR-PEEK）植入物上等離子噴涂的具有Ti中間層的HA涂層在2和12周后去除植入物所需的力顯著增加[33]。（2）石墨烯和氧化石墨烯：石墨烯的材料可能具有改善成骨分化的能力[34]，但其作為生物材料和涂層的安全性仍在研究中。盡管如此，石墨烯和氧化石墨烯最近也已被用作PEEK的涂層，氧化石墨烯涂覆的多孔PEEK表現(xiàn)出人類MG-63細(xì)胞增殖和分化顯著增加[35]，且在兔股骨4、8、12周后，石墨烯涂層的CFR-PEEK比未處理的CFR-PEEK顯示出更高的BIC和骨形成[36]。

2.2.3生物活性材料? PEEK植體植入后，生物分子可以吸附在其表面上以引起特定的細(xì)胞反應(yīng)。蛋白質(zhì)和肽涂層可為細(xì)胞黏附提供場(chǎng)所，并在隨后的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)中發(fā)揮重要作用[37]，同時(shí)具有成骨功能的生物分子和蛋白質(zhì)可以改善細(xì)胞黏附和成骨分化[38-39]。

（1）骨形態(tài)發(fā)生蛋白：BMP，如BMP-2，是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）超家族的成員，能促進(jìn)骨折后的骨形成和修復(fù)。此外BMP和多數(shù)生長(zhǎng)因子一樣，在體內(nèi)降解很快，這意味著它們的活性持續(xù)時(shí)間很短，全身給藥必須含有相對(duì)較高的劑量，以保證生理上相關(guān)局部濃度[40]。科學(xué)家們探索出BMP的替代輸送方法，如吸附或共價(jià)接枝BMP或BMP肽的表面涂層，以改善PEEK的骨整合[38，41]。將BMP-2和納米多孔TiO2涂層結(jié)合在PEEK上，植入兔股骨4周后，成骨細(xì)胞黏附力和ALP活性大大增強(qiáng)，而且還可以提高體內(nèi)BIC[42]。（2）染料木素：染料木素是一種來(lái)自大豆的天然異黃酮，可以增加骨骼的形成和骨標(biāo)志物的表達(dá)[43]。Cai等[46]為了提高粗糙復(fù)合介孔硅酸鎂鈣生物玻璃/PEEK的骨整合性，將染料木黃酮加載到生物玻璃納米孔中，結(jié)果表明染料木黃酮的加入進(jìn)一步增強(qiáng)了粗糙化的生物玻璃/ PEEK復(fù)合材料的成骨性能，并顯著改善了MC3T3-E1細(xì)胞的黏附以及比格犬12周后植入物的體內(nèi)骨接觸、骨形成和去除力也大幅度提高。（3）表面改性后PEEK植體的臨床應(yīng)用：PEEK脊柱植入物上的等離子噴涂Ti和HA涂層已獲得FDA批準(zhǔn)，目前已在臨床上應(yīng)用，同時(shí)這些涂層的附著強(qiáng)度遠(yuǎn)高于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織所要求的15 MPa。然而研究發(fā)現(xiàn)，一些鈦涂層的PEEK植入物會(huì)產(chǎn)生磨損碎片，引起植入物周圍的骨溶解并產(chǎn)生炎癥[44-45]。盡管涂層可改善骨接觸和植入物的穩(wěn)定性，但植入期間和植入后的磨損可能會(huì)對(duì)其在承載咬合力應(yīng)用中的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。因此科學(xué)家們可以對(duì)當(dāng)前改性植入物的磨損性能方面進(jìn)行改進(jìn)。研究發(fā)現(xiàn)，獲得FDA批準(zhǔn)的表面多孔PEEK比鈦涂層的PEEK在植入過程中具有更好的耐磨性，并且不會(huì)影響植入物骨整合[44]。這強(qiáng)調(diào)了在模擬植入物從儲(chǔ)存到植入再到加載咬合力的整個(gè)生命周期各個(gè)階段的條件下測(cè)試表面改性PEEK的能力的重要性。

3 未來(lái)的方向

展望未來(lái)，將化學(xué)和物理表面改性相結(jié)合可能有助于進(jìn)一步改善PEEK植入物的骨整合和抗菌性能。但是，這些骨結(jié)合改善背后的機(jī)制仍然不清楚，未來(lái)的工作應(yīng)集中在理解為什么表面修飾比未處理的PEEK產(chǎn)生更好的骨結(jié)合。接下來(lái)，本文將討論一些未來(lái)研究的重要途徑，如蛋白質(zhì)吸附、免疫系統(tǒng)以及表面改性PEEK在臨床應(yīng)用中的一些剩余挑戰(zhàn)。

3.1蛋白質(zhì)吸附

蛋白質(zhì)在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑中起著重要的作用，并且蛋白質(zhì)的吸附會(huì)受到表面形態(tài)和化學(xué)變化的影響。許多不同組合的化學(xué)和物理修飾的PEEK植入物在蛋白質(zhì)吸附上的差異可能為所觀察到的各種細(xì)胞的不同反應(yīng)提供更多的解釋，蛋白質(zhì)的作用也有助于闡明不同功能基團(tuán)和粗糙度對(duì)骨結(jié)合的影響，但是需要系統(tǒng)的研究。在具有可控制的表面形態(tài)上結(jié)合新的官能團(tuán)，通過了解這些官能團(tuán)對(duì)蛋白質(zhì)吸附和細(xì)胞反應(yīng)的影響，有可能設(shè)計(jì)出引發(fā)特定細(xì)胞反應(yīng)的PEEK表面，從而實(shí)現(xiàn)最佳的骨整合和低免疫原性。

3.2免疫系統(tǒng)

研究表明免疫系統(tǒng)在骨組織修復(fù)和對(duì)植入的生物材料的反應(yīng)中起著重要作用。巨噬細(xì)胞被認(rèn)為是異物反應(yīng)的重要參與者，并且在傷口愈合時(shí)組織再生中起著重要作用。從某種意義上說(shuō)，巨噬細(xì)胞是一種清道夫細(xì)胞，可以識(shí)別并清除體內(nèi)的異物，例如細(xì)菌和碎屑[46]。在此角色下，其檢測(cè)到PEEK植入物是異物，并啟動(dòng)纖維包裹過程以將其與人體隔離，然而植入物太大而不能完全吞噬[47]。此過程通常會(huì)導(dǎo)致慢性炎癥，通過延遲或停止骨組織再生來(lái)阻止骨結(jié)合[48]。另一方面，在抗炎和成骨信號(hào)的存在下，它可以極化或改變其表型，以刺激骨組織再生。一些證據(jù)表明PEEK涂層可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的抗炎反應(yīng)，從而改善骨整合，如磺化PEEK上的鋅涂層刺激了植入物周圍巨噬細(xì)胞的抗炎極化作用，從而導(dǎo)致體內(nèi)骨形成增加[49]?？蒲腥藛T可以通過研究表面修飾對(duì)免疫系統(tǒng)的影響，更好地了解骨整合所涉及的細(xì)胞機(jī)制，并且可以利用這些信息調(diào)整PEEK植入物的表面特性，以實(shí)現(xiàn)最佳的骨整合。同時(shí)涉及免疫反應(yīng)的研究有助于識(shí)別信號(hào)整合不良的標(biāo)志物，從而更早地發(fā)現(xiàn)PEEK植入物的臨床問題。

3.3抗菌表面

PEEK植入物周圍的細(xì)菌感染會(huì)導(dǎo)致植入失敗，目前已經(jīng)研究了幾種表面處理方法來(lái)提高PEEK對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)的抵抗力。然而，很少有研究測(cè)試這些療法是否對(duì)體外成骨細(xì)胞產(chǎn)生負(fù)面影響。如果在體外沒有觀察到毒性作用，還應(yīng)進(jìn)行體內(nèi)試驗(yàn)，以確保這些治療不會(huì)延遲骨整合。

4 總結(jié)

各種改性方法表明PEEK骨結(jié)合能力和植入物穩(wěn)定性大幅度提高， 但是在這些表面處理方法進(jìn)入臨床之前，必須解決一些實(shí)際因素，如其穩(wěn)定性和對(duì)滅菌技術(shù)的耐受性以及對(duì)磨損的抵抗力，以確保表面修飾不會(huì)因植入物的制備和使用過程所破壞。個(gè)人建議學(xué)者們今后的研究應(yīng)仔細(xì)測(cè)量改性PEEK的表面性質(zhì)，如組成、粗糙度和形貌，以揭示不同表面性質(zhì)對(duì)PEEK植入物骨整合特性的影響。同時(shí)應(yīng)研究更長(zhǎng)的體內(nèi)時(shí)間點(diǎn)以驗(yàn)證這些表面修飾的長(zhǎng)期療效，并應(yīng)采用更健壯和復(fù)雜的動(dòng)物模型以確保不會(huì)影響骨質(zhì)疏松和糖尿病等組織再生能力較低的患者的植入物骨整合能力。

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（收稿日期：2021-06-16）