镁及镁合金具有优异的机械性能、可降解性和生物相容性，这使其在骨科领域得到广泛关注与研究。但镁及镁合金过快的降解速度无法匹配骨骼自身愈合速度，并可能对周围细胞定植生长与分化产生不利影响，引起植入物早期松动，从而限制其在临床上的广泛应用。在解决镁植入物腐蚀速率不可控问题方面，表面涂层改性是一种可行且极具应用前景的抗腐蚀方案。表面涂层改性技术可以通过改善植入物表面骨诱导能力（如以磷酸盐陶瓷为基础的仿生涂层）或改善抗腐蚀性能（如耐磨损耐腐蚀的微弧氧化涂层、具有自修复潜力的植酸涂层）来优化骨-植入物界面的整合。在调控镁植入物降解速率的同时，还可通过复合成分改性实现促骨整合、药物传递、光热治疗等多功能应用。通过列举骨科镁植入物表面不同的涂层改性方案的优缺点、总结各种制备工艺中的关键技术以及对其复合改性方案进行探讨，可为制备满足骨科临床应用需求的多功能镁植入物提供参考。

目的 探讨超声微弧氧化(MAO)、聚乳酸羟基乙酸共聚物(PLGA)复合涂层多孔镁材料对修复大兔颌骨缺损模型效果的影响.方法 选取18 只健康的雄性新西兰大白兔为研究对象,将其随机分为3 组,每组各6 只.多孔镁柱形材料用超声MAO和PLGA溶液浸泡后得到新型多孔镁材料.将新型多孔镁材料(Mg-MAO-PLGA组)、传统MAO多孔镁柱(Mg-MAO组)分别植入大兔颌骨骨缺损区域,同时设置大兔颌骨骨缺损自愈组(对照组).在第2、4、8 周后取材,应用扫描电子显微镜、能谱分析、苏木精-伊红(HE)染色及骨形态发生蛋白(BMP)-2 免疫组化分析不同材料植入后的材料变化及骨缺损区域愈合变化情况.结果 Mg-MAO组处理后表面形成均匀管阵列结构,而Mg-MAO-PLGA组孔隙结构被涂层遮盖.手术后,锥形束CT显示植入物位置良好.Mg-MAO-PLGA组植入物界面清晰连续且边界区域面积比Mg-MAO组小.Mg-MAO-PLGA组边界区域的Ca、P信号强于同时间点的Mg-MAO组,即新骨生成更为活跃.Mg-MAO-PLGA组新生骨组织密度高,且BMP-2阳性表达率高于Mg-MAO组和对照组.结论 经过超声MAO和PLGA复合涂层处理的多孔镁材料可以有效减缓生物体内的反应速率,且有助于骨缺损区域新骨生成.本材料在促进骨缺损愈合方面具有潜在的应用价值,有望为骨缺损愈合治疗提供新思路.

目的:通过微弧氧化(micro-arc oxidation,MAO)将生物活性镁离子掺入纳米多孔钛基础涂层,探讨其物理特性及对成骨的影响.方法:通过改变MAO电解液成分,控制多孔钛涂层中掺镁量,制备非含镁和含镁钛多孔钛涂层(MAO、MAO-mg).采用扫描电镜(SEM)、粗糙度及接触角和能量色散X射线光谱仪(EDS)对样品进行表征分析,电感耦合等离子体/光学发射光谱仪(ICP-OES)测定掺镁纳米多孔钛涂层的Mg2+释放能力.通过活/死双染、CCK-8检测材料增殖-毒性,并使用FITC-鬼笔环肽通过染色β肌动蛋白,确定细胞骨架结构.通过茜素红(ARS)、碱性磷酸酶(ALP)染色及实时聚合酶链式反应(qRT-PCR)确定涂层对体外成骨分化的影响.采用SPSS 25.0软件包对数据进行统计学分析.结果:加入镁离子的MAO电解液不会改变多孔钛涂层物表面特征,MAO制备出的各组涂层具有相似的微孔结构(P＞0.05),MAO处理组(MAO、MAO-mg)表面粗糙度和接触角无显著差异(P＞0.05),但显著高于Ti组(P＜0.05).EDS及ICP分析显示,镁离子成功掺入并从材料中释放.活/死双染及细胞增殖测定显示,与Ti组相比,MAO处理组无毒(P＞0.05),且随着细胞培养时间延长,MAO-mg显著促进细胞增殖(P＜0.05).MAO-mg组ALP、ARS染色效果显著高于其他组;qRT-PCR显示,MAO-mg组的Runx2 mRNA(P＜0.05)、ALP(P＜0.05)和骨钙素OCN(P＜0.05)表达显著高于Ti、MAO组.结论:MAO成功制备含镁纳米多孔钛涂层,且表现出明显的促成骨分化作用.

背景:微弧氧化技术能够有效地将生物活性元素掺杂到金属表面,提高生物医用金属材料的抗菌性能和抗炎性能,因此该技术已成为生物医用材料的研究热点之一.目的:重点介绍微弧氧化技术及其与其他表面改性技术联合应用制备植入物表面涂层的抗菌性能和抗炎性能.方法:以"微弧氧化,抗炎性能,抗菌性能,金属植入物"为中文检索词检索中国知网和万方数据库,以"micro-arc oxidation、antibacterial properties,anti-inflammatory properties,metal implants"为英文检索词检索PubMed数据库,检索时间范围为1996年1月至2022年12月,根据纳入和排除标准初筛后,最后保留89篇文献进行归纳总结.结果与结论:微弧氧化陶瓷层提高了钛、镁等合金的抗菌性能和抗炎性能,联合其他表面改性技术有效解决了孔隙对合金表面性能的影响,进一步提高了氧化膜的生物学性能,在骨科和牙科等领域有着广泛的应用前景.目前研究多局限于金属涂层,而且大部分研究集中在银、铜等具有良好抗菌性能的金属元素,仅有少数研究提到氧化石墨烯、羟基磷灰石和壳聚糖等非金属涂层,未来可以对无机物涂层和高分子涂层进行广泛研究,也可采取更多种不同生物活性元素的组合来提高抗菌性能.目前微弧氧化技术所制备的植入体涂层炎症研究多局限于免疫系统,且集中在巨噬细胞,而其对于中性粒细胞、血小板等的研究稀缺,未来需联合应用多种先进技术手段探究微弧氧化涂层对其他免疫细胞和炎症细胞的具体影响.

背景:在众多金属植入物表面改性技术中,微弧氧化技术因操作方便、成本低且能有效调整表面涂层的微观结构和元素而得到广泛关注.目的:总结微弧氧化技术在不同材料表面制备氧化涂层的理化性能及生物活性的研究进展.方法:应用计算机检索PubMed和Web of Science数据库中有关于微弧氧化技术对医用金属生物活性影响的文献,英文检索词为"MAO、micro-arc oxidation、osseointegration、mechanical property、biological activity、angiogenesis、fibrogenesis",检索时间范围是2016年1月至2022年12月.根据纳入与排除标准,最终纳入82篇文献进行综述.结果与结论:微弧氧化技术是一种极具潜力的表面改性技术,可以极大提高种植体植入的成功率,也可以广泛应用于其他领域,具体原因如下:①微弧氧化技术在材料表面形成特殊多孔形貌,可以优化其耐磨性、耐腐蚀性等机械性能,降低镁合金的降解速率;②微弧氧化技术可以通过在材料多孔形貌中掺入锶、羟基磷灰石和其他金属或非金属物质,辅助提高其成骨分化、血管生成、纤维生成等生物活性,改善钛和钛合金生物惰性的缺点.

探讨微弧氧化涂层对3D打印个性化钛种植体体内骨愈合的效果.基于CT影像技术获得目标牙牙根三维模型,利用计算机辅助设计(CAD)构建与牙根形态一致的个性化钛种植体,通过电子束熔融技术进行3D打印制造种植体.在个性化钛种植体表面制备微弧氧化涂层(微弧氧化涂层组),并设置对照组(个性化钛种植体表面未制备微弧氧化涂层).拔除比格犬双侧下颌第四前臼齿,即刻植入个性化种植体,观察术后种植体骨愈合情况.结果显示,与对照组比较,微弧氧化涂层组种植体表面更加粗糙,元素含量更加丰富;种植体周围骨质更丰富,与种植体结合更紧密.因此认为,电子束熔融3D打印技术可制作出与目标牙形态完全一致的钛种植体,微弧氧化涂层可促进3D打印个性化钛种植体骨愈合.

目的:探索微弧氧化处理的镁合金支架辅助自体牙异位移植的可行性.方法:拔除9只雌性比格犬(9～11 kg)的左下颌第二前磨牙、左下颌第三前磨牙和右下颌第二前磨牙,截冠得犬牙根,3Shape扫描形态制作微弧氧化镁合金支架并装配自体牙根,3个月后植入牙槽窝,同时植入1个钛合金种植体和自体牙根进行对照;植入后3、6、12个月分三批处死实验犬,每批3只.截取骨组织标本进行Micro-CT扫描、切片VG染色观察.结果:Micro-CT结果显示,镁合金支架组成骨效果在各时间点均优于钛合金组和自体牙组.VG染色结果可见,无论是在哪个时间点,镁合金支架组的骨接触率均高于钛合金种植体组,自体牙组最低,且差异具有统计学意义(P＜0.05).结论:与自体牙移植和钛合金种植体相比,镁合金支架辅助的自体牙异位移植可以有效促进机体形成新骨,有利于提高移植牙的初期稳定性.

目的 建立兔下颌骨种植体植入模型,对含Zn活性涂层种植体骨结合界面进行评价.方法 将商业纯钛加工成柱状种植体,通过微弧氧化(MAO)法制备活性涂层,根据是否加入Zn元素分为MAO-Ca/P和MAO-Zn/Ca/P涂层种植体.将2种种植体随机植入兔下颌骨,对照组植入MAO-Ca/P涂层种植体,实验组植入MAO-Zn/Ca/P涂层种植体.分别于术后4周和12周取材,组织学分析2组种植体与骨结合界面情况,比较骨质覆盖率.结果 MAO层呈微孔状结构,致密均匀,孔径随Zn元素的加入而变大.种植体骨结合界面组织形态学观察结果显示,随着时间的延长,种植体表面附着的骨质增多,术后4周和12周实验组的骨组织附着量均高于对照组,且排列更紧密.术后12周实验组的骨质覆盖率((70.8±13.6)％)显著高于对照组((55.9±13.8)％),差异具有统计学意义(P＜0.05).骨结合界面元素线扫描结果显示,术后12周实验组有生物类骨磷灰石形成.结论 Zn元素的加入能提高涂层的生物学活性,增强涂层的成骨能力,促进种植体与骨组织界面的结合.

目的 在低强度脉冲超声波(LIPUS)作用下对比研究钛酸钡/微弧氧化钛合金多孔材料(简称BaTiO3)和氧化锌臌弧氧化钛合金多孔材料(简称ZnO)的表面MC3T3-E1成骨细胞增殖和分化的特性.方法 分别将BaTiO3和ZnO这2种材料随机分成超声组(UBaTiO3组和UZnO组)和对照组(CBaTiO3组和CZnO组),将MC3T3-E1成骨细胞与材料复合培养,超声组每天接受20 minLIPUS辐照,对照组为不开功率源假辐照.通过检测噻唑兰(MTT)、碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(OCN)值观察成骨细胞增殖和分化的水平.结果 4d时UBaTiO3组MTT值高于CBaTiO3组,差异有统计学意义(P＜0.05);1、4和7 d时UBaTiO3组和CBaTiO3组的MTT值均高于UZnO组和CZnO组,差异均有统计学意义(P＜0.05).4和7 d时UBaTiO3组的ALP值高于CBaTiO3组,7d时UZnO组的ALP值高于CZnO组,差异均有统计学意义(P＜ 0.05);4和7 d时UBaTiO3组和CBaTiO3组的ALP值均高于UZnO组和CZnO组,差异均有统计学意义(P＜0.05).7、10和14d时UBaTiO3纽的OCN值高于CBaTiO3组,14 d时UZnO组的OCN值高于CZnO组,差异均有统计学意义(P＜0.05),7、10和14 d时UBaTiO3组的OCN值高于UZnO组,10和14 d时CBaTiO3组的OCN值高于CZnO组,差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 LIPUS可以促进BaTiO3和ZnO这2种材料上MC3T3-E1的增殖与分化.在LIPUS作用下,BaTiO3材料优于ZnO材料,更具有成为骨修复材料的潜能.

目的 探讨微弧氧化电解液MgSiFs质量浓度对钛-瓷结合强度的影响,为其进一步临床应用提供参考.方法 将50个纯钛试件分成5组(每组10个),对照组仅喷砂处理,剩余4组喷砂后分别用质量浓度为10、20、30、40 g/L的MgSiF6电解液进行微弧氧化.每组选2个试件,扫描电镜观察表面形貌.每组试件烤瓷后选2个试件,扫描电镜观察钛-瓷结合界面并进行能谱分析,每组剩余6个试件通过三点弯曲实验测定钛-瓷结合强度.结果 20 g/L MgSiF6电解液制备的陶瓷膜均匀多孔,孔径为1.0～2.0 μm,其余各组陶瓷膜均存在不同程度的结构缺陷.对照组钛-瓷结合强度为(27.08±3.16) MPa,10、20、30、40 g/L MgSiF6组钛-瓷结合强度分别为(38.18±2.65)、(44.75±2.21)、(36.44±2.04)、(31.04±2.59) MPa,各MgSiF6组钛-瓷结合强度均显著高于对照组(P＜0.05);20 g/L MgSiF6组钛-瓷结合强度均显著高于其他MgSiF6组(P＜0.05).20 g/L MgSiF6组钛-瓷结合界面质地致密且无明显界限,其他各组均可见孔洞或裂隙.结论 以20 g/L MgSiF6电解液对纯钛进行微弧氧化可有效提高钛-瓷结合强度.