使用序列纳米秒和五秒激光蚀刻生成的--表面在增材制造的植入物上提供骨质纳米拓
Jonathan T Dillon1, David J Cohen1, Scott McLean2
1Department of Biomedical Engineering, Virginia Commonwealth University, Richmond, VA 23284, USA.
Biomimetics (Basel, Switzerland)
|August 27, 2025
概括
合金 (Ti6Al4V) 表面的激光处理产生微/纳米拓图,增强骨髓层细胞 (MSC) 的分化为骨形成细胞,这表明了改善骨植入物的潜力.
科学领域:
- 生物材料科学
- 表面工程
- 细胞生物学
背景情况:
- -- (Ti6Al4V) 是植入物的首选材料,因为它具有机械和生物特性.
- 表面地形影响细胞行为,微/纳米尺度特征可能促进骨质分化.
- 基于激光的表面修饰提供了对表面拓的精确控制.
研究的目的:
- 研究激光诱导的微/纳米拓图对Ti6Al4V表面对人类骨髓层细胞 (MSC) 的生物反应的影响.
- 确定特定的激光处理 (纳米秒,秒或组合) 是否增强MSC对骨质细胞表型的差异化.
主要方法:
- 使用机械加工 (M) 或增材制造 (AM) 制造Ti6Al4V光盘,并经过四种表面处理:无激光处理 (NT),纳米秒激光处理 (Ns),米秒激光处理 (Fs) 或组合激光处理 (Ns+Fs).
- 表面特征包括湿度,粗度 (共聚焦显微镜) 和化学 (XPS,SEM).
- 在这些表面培养了人体MSC,并在第7天测量了骨质素 (OCN),骨质素 (OPN),骨质保护素 (OPG) 和VEGF水平.
主要成果:
- 激光处理,特别是Ns和Ns+Fs,增加了M和AM Ti6Al4V磁盘的表面粗性和变化的湿度.
- 在增材制造 (AM) Ns和Ns+Fs表面培养的MSC显示每DNA骨素 (OCN) 水平显著增加,表明骨质细胞分化增强.
- 机械加工的 (M) 表面表现出不同的反应,一些激光处理增加了OPG,但通常不会像AM表面那样有效地提高OCN水平.
结论:
- 激光处理Ti6Al4V表面,特别是添加剂制造与纳米秒和秒激光切除相结合,可以创建促进MSC骨质分化的微/纳米拓.
- 激光处理产生的微/纳米尺度表面结构对于增强MSC的生物反应至关重要.
- 这些发现表明,激光修饰的Ti6Al4V表面有望开发下一代具有改善骨质整合性的骨植入物.
