中国粉体网讯 牙种植体是针对修复齿科缺损的功能和美学形态的首要选择，钛（Ti）及其合金由于其优异的机械性能、耐腐蚀性和良好的生物相容性，已经被广泛用于牙科和骨科治疗。然而由于材料固有的缺点，例如金属Ti的生物惰性使得植入体周围组织不能与植入材料形成牢固结合，在受到外部轻微应力作用下，极有可能影响到植入体初期稳定性。因此，为增强种植体植入稳定性，提高种植体植入成功率，研究者们对Ti种植体构建生物活性涂层的方法进行深入学习和研究。
生物活性涂层研究
针对Ti及其合金生物惰性的缺点，对其表面进行改性是目前的研究焦点。研究表明在种植体表面制备一层稳定且不易脱落的生物活性涂层是一种有效且易操作的表面处理方法。大量研究发现，如磷酸钙、精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）多肽、磷酸钛等作为涂层涂覆在种植体的表面可以增强其生物活性。其中，生物活性陶瓷磷酸钙在化学组成上与骨的无机成分类似，具有出色的生物相容性、生物可降解性和骨传导能力，可显著改善种植体的骨结合能力。
尽管磷酸钙涂层可显著改善钛种植体的生物活性，但其与钛基底间的界面结合强度不足等问题仍备受关注。涂层的稳定性直接关系到种植体的长期存活率，若发生开裂或剥脱会导致种植体周围炎症和微动，最终导致种植失败。涂层结合强度受涂层内聚力和涂层-基底界面黏附力共同影响：涂层内聚力由涂层内在特性（涂层微观结构、成分和磷酸钙的结晶度等）决定，而界面黏附强度由钛基底表面理化特性（表面粗糙度和表面官能团的修饰等）及涂层-基底间机械互锁力决定。因此，通过合理的涂层及钛基底设计可有效提高磷酸钙涂层与钛基底的结合强度。
影响磷酸钙涂层结合强度的因素
（1）磷酸钙涂层的性质
磷酸钙包括羟基磷灰石（HAP）、无定形磷酸钙（ACP）、磷酸三钙和磷酸八钙等，这些不同物相的磷酸钙因溶解度、稳定性及机械强度的差异，适用于不同场景。高结晶度的磷酸钙涂层具有更高的稳定性、更低的降解率和更强的结合强度。
磷酸钙涂层的钙磷比、结晶度共同影响其生物学性能和降解速率，而涂层的厚度则显著影响其与基底间的结合强度。制备层薄、均匀且致密的HAP涂层有助于提升涂层的结合强度。
通过在磷酸钙涂层中引入不同的元素，可有效改善涂层的机械性能。例如，将硅掺入ACP结构中可减小HAP晶体的尺寸，同时增加比表面积，显著提高界面黏附力。成分梯度设计是解决HAP涂层与金属基底热膨胀系数不匹配的有效策略。例如，HAP掺杂氧化镁和氧化银的梯度涂层，可通过减少涂层内部残余应力及涂层-基底界面处的裂纹，显著增加结合强度。
（2）磷酸钙涂层的制备方式
常用的磷酸钙涂层制备方式包括等离子体喷涂、电化学沉积、溶胶-凝胶法、浸渍涂层及仿生矿化等。涂层的制备工艺和相关参数设置对其结合强度和稳定性具有重要影响。
脉冲激光沉积技术作为一种物理气相沉积技术，利用激光使材料从凝聚相转化为蒸气相后沉积在基底表面，该方法能够制备薄且均匀的HAP涂层，结合强度可超过50MPa。
磁控溅射技术同样属于物理气相沉积技术，可制备较薄、均匀且致密的磷酸钙涂层，且涂层具有较高的结合强度。另外，随着溅射频率的增高，磷酸钙涂层的结合强度逐渐增强。
（3）种植体表面特性
对钛基底进行大颗粒酸蚀喷砂或碱热处理可提高其表面粗糙度。粗糙化的钛基底表面与磷酸钙涂层可形成机械嵌合，有效提高了涂层的结合强度。另外，阳极氧化可在钛表面形成TiO2纳米管，进一步增加表面粗糙度，从而改善涂层结合强度。
钛表面的化学改性同样可以改变界面黏附力，例如，对基底进行磷酸化修饰可加速HAP的沉积并提高HAP颗粒的结合强度。界面性质的调控对提高涂层结合强度至关重要，在涂层和基底间引入一层性能介于两者的中间层（TiO2），可增加涂层的黏附力。一种经典方法是先在钛基底表面构建一层均匀且结合强度高的磷酸钛中间层，再利用其磷酸根基团与钙离子发生反应形成纳米HAP涂层。
涂层结合强度检测手段
（1）拉伸（拉出）测试
拉伸测试是一种简单、有效评估涂层黏附力的方式，通过使用粘接剂或者压敏胶带连接涂层和基底，随后进行拉伸或者剥离试验，应力区断裂时的剪切力即为涂层的结合力。该方法仅适用于厚度超过0.38mm的涂层。
（2）超声波测试
超声波测试在操作时，先将涂层浸入去离子水中进行超声处理，随后通过电感耦合等离子体光谱仪检测上清液中的钙、磷元素的含量，以此确定磷酸钙涂层的脱落百分比。涂层脱落百分比可作为涂层抗外力剥脱能力的量化指标，间接评估涂层的结合强度。
（3）纳米划痕试验
纳米划痕试验是检测涂层力学性能及涂层-基底结合强度最常用的检测方法，该试验使用一个下滑的金刚石触针在一定距离上对涂层表面逐渐施加压力，以涂层剥脱时的临界载荷值作为涂层与基底间的结合力，该方法适用于较厚涂层的检测。
参考来源：
1、王雨宁，王佐林.钛种植体磷酸钙涂层结合强度的研究进展
2、廖子明.钛表面功能化纳米磷灰石涂层研究
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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