DOI:10.1016/j.surfcoat.2020.126256

本研究旨在探讨通过电纺聚乙二烯/羟基磷灰石（PVP/HA）掩蔽和随后的Nd-YAG脉冲激光处理改性的工业纯钛（CP-Ti）表面的体外骨再生能力。HA与PVP的比例对于在CP-Ti上制备一个完美的同质掩模起着重要作用。在激光处理过程中，区域扫描速度（ASS）参数对最终表面形态有着重要影响。在满足没有剩余PVP且没有严重基材熔化的情况下，确定了一个合适的参数范围。在合适的ASS范围内，随着ASS的减少，表面结构从分离的颗粒转变为类似于图案的网络。在CP-Ti表面上形成了以钛酸钙CaTiO3（CTO）和α-磷酸三钙（α-TCP）为主要成分的物质。涂层对CP-Ti表面具有足够的附着力。此外，还获得了介于亲水性和疏水性之间的具有水亲和力的表面。体外生物活性测试表明，表面改性增强了骨状磷灰石的形成。细胞相容性分析证实，通过表面处理改善了骨肉瘤样细胞（MG63）的细胞粘附和扩散。表面改性技术的发展为骨组织工程应用开辟了新的途径。

图1.通过湿化学沉淀法合成的HA NPs的表征：（a）XRD图谱，（b）FTIR光谱，（c）SEM显微照片，以及（d）EDS光谱。

图2.三种不同H/P比例的混合静电纺丝涂层的SEM图像；（a）0.23，（b）0.19和（c）0.17（g.g-1），珠和纤维已在图中标出，并且（d）EDS光谱与（c）中所示的形态有关。

图3.（a）分别在0-1200℃范围内对PVP颗粒和HA NPs进行STA分析。（b）在160W激光平均功率条件下绘制的涂层形成图与激光传播速度和激光束直径的关系。不足的、有利的和过度的加热区域分别以蓝色、白色和粉色来区分。实验条件也由红点确定。

图4.CP-Ti基板上电纺PVP/HA掩模的后激光修饰表面的SEM图像；（a）过度、有利和不足加热的典型图像，以及（b）有利区域中最高和最低加热输入。

图5.（a）在最高ASS（L-15-31），以及（b）最低ASS（L-05-23）下，由激光处理的样品的GIXRD图。

图6.在最低ASS下，由激光处理样品（L-05-23）的表面形态研究（a-c）。（a）SEM图像显示分离的颗粒呈图案状网络，（b）对图像a中标记的圆圈内的Ti、O、P和Ca元素的EDS线测量，（c）构成图案状网络的粒子的分布尺寸。在0-5N力范围内进行渐进式划痕试验的光学显微镜图像：（d）CP-Ti上的电纺PVP/HA掩膜，（e）在最低ASS下，用激光进行处理。在60s的接触时间内，未处理CP-Ti和经激光处理L-05-23上的水接触角变化（f），以及60s内去离子水滴在未处理CP-Ti（g）和经激光处理L-05-23（h）上的光学图像。

图7.在整个体外研究期间，在37℃下，将CP-Ti（上排）和经激光处理的L-05-23（下排）浸泡在SBF中1天至14天的SEM显微照片。

图8.（a）MG63细胞在CP-Ti和经激光处理L-05-23上的OD值和（b）增殖率，（c）MG63细胞在CP-Ti和经激光处理的样品上经过1天（左列）和7天（右列）培养的SEM显微照片。