等离子体处理提高氧化锆种植体表面亲水性-plasma

氧化锆种植体具有生物相容性与机械性能优异,以及颜色美观的特点,作为取代钛种植体的新型种植体而广受关注。为进一步提升氧化锆种植体的骨结合率,需在种植手术前对氧化锆种植体表面进行亲水改性处理。现有的钛种植体表面处理方法,如喷砂、酸蚀、表面镀膜、紫外光催化等,均无法有效处理氧化锆种植体或处理效果不佳。例如:喷砂工艺会诱发氧化锆低温退化,热处理和酸蚀有可能降低氧化锆的抗弯强度。虽然已有研究通过对圆盘形氧化锆试件进行冷等离子体射流处理,证明了等离子体在氧化锆表面亲水改性中的可行性,但实际牙科种植手术中种植体表面为螺纹状,对于具有复杂表面形状的氧化锆种植体,射流系统处理效果不佳。并且种植体术前即刻处理后立刻种植的效果最好,因此真空等离子处理系统更适合临床场景下用于氧化锆种植体亲水改性。真空等离子体的方向性不强，可以深入到物体的微细孔眼和凹陷的内部完成处理任务，因此不需要过多考虑被处理物体的形状，对于形状复杂的样品，如具有沉孔、盲孔或3D结构的物体，也能进行均匀处理，这是常压等离子体等其他处理方式难以比拟的优势。

等离子体在材料亲水改性方面的应用

等离子体又叫电浆,是由分子、原子及其被电离后产生的正负带点粒子组成的气体状物质。它是物质存在的基本形式之一,是除固、液、气三态外,物质存在的第四态,也是宇宙中广泛的物质存在形式。在工业领域,等离子体常被用作材料的表面改性处理。低温等离子体温度较低,甚至接近室温,同时含有大量高能带电粒子,可在材料表面引发自由基,并可引入多种活性基团,在改善材料表面润湿性、极性及粘接性能的同时,不会对材料造成破坏。例如,不锈钢、铝合金、塑料等可以通过等离子体处理,增强表面的亲水性与吸附性能。目前等离子体技术在亲水改性中的常见应用如下:生物医学上,使用以稀有气体为工作气体的大气压射流等离子体系统对试样进行消毒及亲水处理;工业上,使用等离子体在高真空度下对工件进行清洁和表面改性。

等离子体处理对氧化锆种植体表面亲水性的影响

等离子体处理(a)前,(b)后种植体湿润能力对比

如图1所示,初步研究发现等离子亲水改性后的氧化锆种植体表面张力大,能够通过毛细作用吸红墨水。当种植体顶部接触水面时,整个种植体表面立刻变得湿润,而未经亲水处理的种植体未体现出这种特性。

氧化锆材料和钛金属一样,在空气中会受到碳氢化合物的污染并产生生物老化(biologicalageing),而等离子体处理可以有效的抵抗这种污染并让氧化锆材料表面产生高亲水性能和良好的细胞附着。