不同功率Nd:YAG激光对聚醚醚酮生物活性的影响

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目的:本实验通过使用不同功率的Nd:YAG激光对具有生物惰性的植入材料聚醚醚酮(PEEK)进行表面处理,经一系列检测对处理前后的试件进行表征,并通过一系列细胞实验评价不同功率的Nd:YAG激光处理对PEEK植入材料生物学性能的影响,为PEEK在口腔种植领域的应用提供坚实的理论基础。方法:将PEEK试件随机分为四组:对照组(未经任何处理)、0.5W组(使用功率为0.5W的Nd:YAG进行处理)、1W组(使用功率为1W的Nd:YAG进行处理)、1.5W组(使用功率为1.5W的Nd:YAG进行处理),将各组试件打磨后使用Nd:YAG手持激光仪,距PEEK表面约1mm的距离,以2mm/s的速率垂直照射PEEK,且照射间隔为1mm;采用扫描电子显微镜(SEM)观察各组试件的表面形貌;原子力显微镜(AFM)测定各组试件的粗糙度;水接触角测量仪对各组试件的亲水性进行评价;X射线光电子能谱仪(XPS)检测材料表面化学键的变化;将MC3T3-E1细胞与各组试件进行共培养,用DAPI染液对黏附在各组试件上的细胞进行染色以评价材料的细胞粘附性能;采用CCK-8试剂盒检测各组试件对细胞增殖活性的影响;SEM观察黏附在各组试件表面的细胞数量及细胞形态;ALP试剂盒评价各组试件对细胞ALP活性的影响。结果:(1)经过不同功率的Nd:YAG激光进行处理后,PEEK表面理化性质及形貌发生改变。SEM结果显示,当功率为0.5W时,PEEK表面出现隆起,破裂,有直径较小的且分布较少的孔隙形成,当功率增至1.0W时,试件表面形成孔隙的直径增加,且分布范围增大,1.5W组试件的表面出现熔融,烧结现象,形成密度较高直径较小的突起;AFM结果显示,激光处理后各组件的粗糙度均增大;水接触角结果显示,材料的亲水性得到一定的改善;XPS元素分析结果显示,经Nd:YAG激光处理各组试件的C、O含量比增加。(2)Nd:YAG激光处理对PEEK表面细胞的黏附、增殖有一定的促进作用,对材料促成骨效应无明显的促进作用。结论:在一定功率范围内,Nd:YAG激光对PEEK的亲水性和粗糙度有一定的改善作用,对细胞的黏附及增殖有一定的促进作用,对细胞成骨方向方面未见明显影响。
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