超快激光加工纳米结构图案以调控钛合金上的细胞黏附与迁移

摘要： 飞秒激光纹理化是一种极具前景的表面功能化技术，可提升牙科与骨科植入物的整合性与耐久性。通过改变激光加工参数与策略，在钛-6铝-4钒板材上获得了四种不同表面形貌：包含激光诱导周期性表面结构（LIPSS）和"尖刺"等纳米结构（可能伴随由微坑、纳米结构及抛光区域带组成的复杂多尺度几何形态）。经热处理灭菌后，LIPSS和尖刺表现出强疏水性，而原始抛光表面仍保持亲水性。研究发现，生长在简单纳米结构表面的人类间充质干细胞（hMSCs）铺展程度降低但迁移活性增强（速度、加速度、迂曲度增加）；而在复杂表面上，hMSCs接近微坑时迁移减缓并倾向于将细胞核定位于微坑内部。此外，hMSCs的黏着斑显著分布于抛光区域而非邻近纳米结构区——该区域的蛋白质吸附量较低。这些现象表明激光诱导形貌对细胞产生了空间调控与机械应变。纳米结构通过影响表面润湿性与蛋白质吸附，进而调控黏着斑形成，并最终对细胞施加基于形态的机械约束——这种约束已知能促进成骨分化。