目前，種植牙已成為牙列缺損和牙列缺失患者首選的修復手段，這種修復方式提高了患者的生活質量。

聚醚醚酮(PEEK)是聚芳醚酮(polyaryletherketone,PAEK)家族的主要成員，是線性芳香族高分子化合物的一種。

PEEK具有高化學穩定性，有利于減少其生物腐蝕，避免釋放有毒副產品，且不溶于任何(除濃硫酸外)溶劑；由于PEEK獨特的芳香族化學結構，表現出對用于醫療器械消毒的γ射線和電子束有較強抵抗力；由于PEEK具有輻射透光性，在X射線上不產生偽影，可以與磁共振成像相容；此外，PEEK具有熱穩定性，即使在高溫下也能保持高強度。

有體內研究證明，PEEK具有令人滿意的生物相容性，對人體無致突變性，且其材料表面細菌附著低于Ti,具有良好的生物安全性。由于其彈性模量與人體骨組織接近，作為種植體、修復基臺、固定義齒等方面的研究日益增多。但PEEK應用于口腔種植體時由于力學強度不夠，抵抗應力能力較弱，一些加強材料的出現有效地改善了PEEK力學強度。

Lee等采用三維有限元法分析PEEK種植體的應力分布，研究顯示：直徑4mm的玻璃纖維加強聚醚醚酮(GFR-PEEK)種植體能夠承受前牙的循環咬合力(140~170N)。

由于碳纖維增強聚醚醚酮(CFR-PEEK)和5mm直徑的GFR-PEEK種植體的靜態抗壓強度超過了450N，因此其能夠承受前牙與后牙區(250~400N)的咬合力。

此外，PEEK表面生物活性較差,既不允許吸附蛋白，也不促進細胞增殖，實際應用受到限制。因此，如何對PEEK進行改性，優化其生物活性引起了科研人員密切關注。本文就聚醚醚酮改性應用于種植體的研究進展作一系統綜述。

近年的研究報告顯示，提高PEEK表面生物活性的常規方法大致分為兩種：一是表面改性，通過單獨的材料表面的物理、化學處理或結合表面涂層來激活PEEK生物活性；二是通過將某種能夠激活或提高生物活性的材料浸漬到PEEK中來制備生物活性PEEK復合材料。

一、表面改性

1. 物理方法：

(1)噴砂：噴砂是利用高速砂流的沖擊作用清理和粗化基體表面的過程，對聚醚醚酮生物活性產生重要影響。崔晶晶等通過對納米氟磷灰石/聚醚醚酮種植體表面進行噴砂處理，研究骨結合率。結果顯示經噴砂處理的nFA/PEEK種植體表面BIC更高，成骨效果更好。

Xu等利用氧等離子體和噴砂的聯合改性開發出一種具有微/納米形貌表面的新型碳纖維增強聚醚醚酮-納米羥基磷灰石(PEEK/CF/n-HA)三元生物復合材料，體外實驗表明PEEK/CF/n-HA能夠改善成骨細胞增殖、分化以及促進植入物與骨之間的骨結合，預示著其在骨科中有良好應用前景。

(2)等離子體蝕刻：等離子體蝕刻主要通過對PEEK表面處理引入不同官能團，使其更具親水性。氧和氨等離子體激活聚醚醚酮，改變了表面的納米結構、接觸角、電化學性質。等離子體處理后的PEEK表面生成納米結構底物，增強間充質干細胞增殖、分化，并可允許這些具有彈性、MRI兼容和X線透光性的植入物在體內進行骨結合。

(3)物理氣相沉積：物理氣相沉積是在真空條件下，采用物理方法將材料分離，在基體表面沉積某種具有特殊性質的薄膜，從而與基體緊密結合，改善表面性能。

Yu等利用PVD方法將純鎂(Mg)涂覆在PEEK基板上,沉積溫度最適宜為230℃。Mg包裹的PEEK對金黃色葡萄球菌殺滅能力強，抑菌率可達到99%，且在Hanks溶液中至少維持14天。通過PVD可將具有生物功能的Mg涂在各種生物惰性醫療材料上，以提高其生物活性。

(4)電子束誘發沉積: 電子束誘發沉積是一種低溫涂層工藝，在襯底上分解和沉積非揮發性碎片。EBID法在聚醚醚酮上沉積薄Ti涂層可以增加其潤濕性，且不會影響植入物特性，細胞活力測定法(MTS)、堿性磷酸酶檢測法(ALP)分別測定MC3T3-E1細胞的增殖、分化水平，結果表明鈦涂層后的植入物骨結合率更高。

Han等通過對PEEK表面形成的Ti薄膜進行陽極氧化，形成了孔徑均勻的二氧化鈦(TiO2)層。納米多孔、親水性的TiO2表面能夠有效固定骨形態發生蛋白-2(BMP-2)，從而提高體外生物相容性，促進細胞分化，改善骨內傳導。

2. 化學方法：

(1)磺化：磺化是一種親電取代反應，使用硫酸將帶電基團引入聚合物鏈中，進行離子交換，有助于陽離子的傳輸并增加PEEK材料的親水性。Yuan等利用3D打印構建PEEK多孔模型，表面用濃硫酸分別酸蝕15、30、60s后，植入兔模型的骨缺損中，評估磺化聚醚醚酮的修復效果。

體內動物實驗結果表明，SPPEK有利于新組織生長和結合，抑制炎性細胞因子分泌，促進骨結合，尤其SPEEK-15、SPEEK-60，SPEEK-30具有良好的納米結構和生物學性能。

(2)負載生長因子：骨組織的有機成分包括大量生長因子和蛋白質，生長因子可刺激細胞活性，它們在成骨和血管生成中發揮著重要作用。BMP-2是最強的骨誘導因子之一，可以誘導間充質干細胞向成骨細胞分化。

功能化的細胞界面與細胞調節蛋白也可以改善植入物的生物學特性，脂聯素(APN)是一種脂肪細胞分泌的因子，被證實能夠達到滿意的改性效果。余和東等選取被血管內皮生長因子包裹的聚醚醚酮復合材料評價修復骨缺損的臨床效果，動物實驗表明該材料能夠刺激生長因子的活性與促進骨再生。

(3)胺化：胺化通過引入氨基，再將氨基重氮化引入其他活潑基團。用不同比率的濃硫酸與硝酸的混合酸對PEEK改性后進行研究，結果顯示不同比率的混合酸能夠在PEEK表面產生多層、多孔結構，改善了材料親水性能與生物活性，且賦予較好的抗菌活性。

Hassan等采用化學處理的方法將胺化聚醚醚酮接枝到碳纖維表面，掃描電子顯微鏡發現材料界面的層間剪切強度有所增強，提高了界面粘附性，但粘附性受到氨基對高溫敏感性的限制。

3. 表面涂層：

(1)磷酸鈣涂層：磷酸鈣(CaP)是人體骨骼的主要無機成分，擁有良好的生物相容性、骨結合、骨傳導和骨誘導性。CaP可以吸附細胞外基質(ECM)蛋白，通過Cell-ECM相互作用激活成骨細胞分化。近年來研究顯示CaP涂層PEEK表面可以明顯改善其與成骨細胞MC3T3-E1的相容性。

此外，CaP涂層PEEK材料在模擬體液中經過激光輔助仿生工藝處理后能夠在其表面形成致密的羥基磷灰石(HA)涂層。為了改善PEEK活性，有研究利用臭氧和化學處理方法制備磷酸鹽和(或)鈣表面功能化的PEEK來研究骨結合，體外實驗研究表明，改性后的PEEK顯著增加了大鼠骨髓間充質干細胞之間的相互接觸。

表面功能化不僅提高了親水性，而且不改變其表面粗糙度或形貌，有望成為新的在牙科方面的應用方法。

(2)石墨烯: 石墨烯是簡單的一種碳結構，具有良好的物理、化學性質，且硬度高，韌性、延展性、滲透性均好。最近研究出了一種簡單策略，采用浸涂法制備氧化石墨烯(grapheneoxide，GO)改性的磺化聚醚醚酮(GO-SPEEK)，觀察到GO與PEEK緊密貼合。

抗菌實驗發現，GO-SPEEK對大腸桿菌有抑制作用；體外實驗證明其對成骨樣細胞的增殖、分化具有加速作用。Yan等在動物體內建立骨缺損模型研究成骨效果，分別在術后4、8和12周，用Micro-CT分析和組織學觀察，顯示石墨烯改性碳纖維可以增強聚醚醚酮的微觀結構參數，平均礦物質沉積率明顯優于碳纖維增強聚醚醚酮(CFR/PEEK)植入物(P<0.05)。

實驗證明石墨烯改性的CFR/PEEK表現出令人滿意的細胞相容性和骨結合能力。

(3)Ti涂層：鈦、鈦合金表面形成的一層薄保護型氧化層，對于改善聚合物表面活性起著不可忽視的作用。Boyle等在體外使用模擬成骨細胞培養實驗和綿羊體內植入物的觀察，來證明Ti涂層PEEK(Ti-PEEK)對骨植入物界面的生物力學和組織學特性的影響。

體外細胞培養實驗與體內動物實驗均證明，Ti-PEEK相對于純PEEK，在不同時期其新骨形成、成骨細胞附著都顯著提高。

(4)等離子體浸沒離子注入：等離子體浸沒離子注入是用不同粒子的薄膜包裹基底，將基底置于粒子的等離子體中，以高負電壓反復脈沖，導致等離子體離子加速，然后植入基底的表面。

使用PIII法處理PEEK表面(PIII-PEEK)，產生自由基反應，將原彈性蛋白共價固定在PIII-PEEK的表面上。經過PIII處理的PEEK表面上的細胞表現出附著、擴散、增殖的改善，且與未處理過的PEEK表面細胞相比，看到了骨結節形成。Wang等采用水等離子體處理PEEK表面，通過SEM等觀察到PIII-PEEK表面形成了羥基以及“溝紋結構”，更利于細胞的擴散、黏附。

二、填充復合材料

1. 納米二氧化鈦填充PEEK復合材料：

鈦、鈦合金被廣泛用作牙科植入物，其卓越的抗腐蝕性和生物相容性是由于暴露在大氣中時，Ti表面迅速形成保護性氧化層(主要是TiO2)。低溫下通過使用電弧離子鍍技術，在PEEK表面上沉積了一層微米級TiO2薄膜。

研究顯示，沉積的TiO2具有致密的柱狀結構，表現出良好的生物相容性，且在黏附帶實驗中等級最高。Thanigachalam等以塑料注塑工藝為基礎，制備納米TiO2填充PEEK復合材料(n-TiO2/PEEK)，采用MG-63系列細胞在材料表面進行細胞研究，SEM觀察到良好的細胞黏附與增殖。

2. 羥基磷灰石/聚醚醚酮復合材料：

HA是人體骨骼主要的無機成分，具有較好的生物活性，可以促進成骨細胞增殖。Ma等將羥基磷灰石加入到PEEK中，使用復合和注塑技術制造羥基磷灰石/聚醚醚酮復合材料(HA/PEEK)。體外細胞實驗測試得出，經羥基磷灰石材料填充后的PEEK其生物活性顯著提高，細胞增殖、黏附和堿性磷酸酶活性明顯改善。

3. 聚醚醚酮/明膠復合材料：

明膠(gelatin,GEL)是一種具有細胞外基質樣性能的多肽，當與聚醚醚酮結合時，會形成機械強度優異的聚電解質復合物。當GEL濃度增加時，涂有GEL的金屬基底改善了MG-63成骨細胞的黏附和增殖。

Jiang等將PEEK/GEL與納米銀顆粒(AgNPs)共混制備多孔PEEK/GEL/AgNPs納米復合水凝膠，對其體外抗菌性和生物相容性進行了研究。透射電子顯微鏡分析顯示AgNPs多孔在PEEK/GEL水凝膠表面有良好的分布，提高了復合材料的力學性能。抗菌活性檢測表明，其能顯著抑制金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的生長。

三、總結與結論

本文綜述了近年來PEEK改性常見的幾種方法，表面改性PEEK顯著提高了材料的親水性和生物相容性，改善與骨組織的相互作用；PEEK復合材料具有與人類骨組織更接近的彈性模量，進一步增強其力學性能，降低材料成本。

但是每種改性方法都有不足之處，包括如何在保持PEEK力學性能的同時提高其生物活性，以及表面涂層的降解產物是否對人體有害、是否影響種植體最終的骨結合，都需要我們進一步完善動物實驗與臨床研究，為聚醚醚酮的臨床應用提供科學依據。