氧化铝增韧氧化锆的飞秒激光微结构化用于牙科种植体表面功能化

摘要： 为满足既能承受机械负荷又能促进植入体与骨结合的高性能植入物持续需求，近期研究聚焦于硬质陶瓷的表面改性。其生物相容性、优异力学及抗疲劳性能以及美观色泽等特性，使其在牙科领域获得成功应用。氧化铝增韧氧化锆（ATZ）凭借卓越的力学性能和体温环境下的极低降解率，正逐渐成为牙科植入体的优选材料。但为改善机体对该生物惰性材料的组织反应，仍需进一步优化改性。提升该陶瓷的表面功能性可增强植入体-组织相互作用，从而实现成功整合。本研究采用超快激光技术在氧化铝增韧氧化锆表面构建微拓扑结构，旨在改善细胞对该陶瓷的响应。通过脉宽150飞秒、波长800纳米、重复频率1千赫兹的飞秒激光烧蚀，在ATZ陶瓷表面制备出微米级沟槽与网格状几何结构，系统考察了不同激光参数对表面形貌、粗糙度、化学性质及润湿性的影响。采用前成骨细胞MC3T3-E1评估微结构表面与非处理对照组的7天细胞-表面相互作用，结果显示两种微拓扑结构均能提升细胞响应——相比未处理对照组，细胞代谢活性增强且能调控细胞形态长达7天。结果表明飞秒激光纹理化可作为非接触式工艺，在ATZ陶瓷表面构建可调微尺度拓扑结构以增强生物响应。