除其他因素外，由于人口老齡化，骨病正變得越來越普遍，并且使用牙科和整形外科植入物來治療骨病的人數(shù)正在上升。植入物的歷史可以追溯到公元1年，當(dāng)時(shí)在古羅馬使用了鍛鐵牙植入物。然而，盡管歷史悠久，但是仍然存在許多與植入手術(shù)相關(guān)的問題，例如由于緩慢整合到骨組織中或由于炎癥而需要進(jìn)行二次外科手術(shù)而導(dǎo)致植入物松動(dòng)。

為了減輕這些問題，已經(jīng)嘗試用具有與實(shí)際人骨相同組成的“人造骨”涂覆植入物材料。然而，常規(guī)的涂覆方法需要合成過程以制造人造骨材料和單獨(dú)的涂覆過程，所有這些都是費(fèi)時(shí)的。另外，基材和人造骨涂層之間的結(jié)合力往往很弱，導(dǎo)致?lián)p壞甚至脫落，而且很少有可用于臨床患者的強(qiáng)力涂層方法。

在這種情況下，韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院(KIST)生物材料中心的Hojeong Jeon博士的研究小組宣布，他們開發(fā)了一種陶瓷人工骨涂層，其粘附強(qiáng)度是傳統(tǒng)涂層材料的三倍。

研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種技術(shù)，只需一個(gè)小時(shí)即可誘導(dǎo)人造骨涂層。這樣的程序以前需要一天的時(shí)間，并且需要數(shù)十個(gè)步驟。無需在單獨(dú)的過程中合成用于人造骨涂層的原材料，并且可以使用納秒級(jí)激光創(chuàng)建涂層，而無需任何昂貴的設(shè)備或熱處理。

Jeon Ho-jung博士在KIST的團(tuán)隊(duì)開發(fā)的鈦合金表面涂有人造骨。圖片來源：韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院(KIST)

另外，可以形成具有比當(dāng)今臨床上應(yīng)用的幾種人造骨涂層技術(shù)更強(qiáng)的結(jié)合力的涂層。該方法不僅可以在金屬表面上形成堅(jiān)固的涂層，而且還可以在聚合物材料(例如整形外科塑料植入物)的表面上形成堅(jiān)固的涂層，這是常規(guī)方法無法實(shí)現(xiàn)的。

為了減少過程中涉及的步驟數(shù)量并確保堅(jiān)固的涂層，Jeon博士的團(tuán)隊(duì)將要涂層的材料放置在包含鈣和磷(骨骼的主要成分)的溶液中，并用激光照射。在激光器的目標(biāo)位置以局部方式升高溫度，引起涉及鈣和磷的反應(yīng)，從而生成陶瓷人造骨(羥基磷灰石)并形成涂層。

與傳統(tǒng)的涂層方法不同，人造骨成分的合成是通過激光誘導(dǎo)的，并且將基材表面加熱到熔點(diǎn)以上。人造骨材料吸附在融化的表面上并變硬，從而使結(jié)合強(qiáng)度最大化。

Jeon博士說：“使用納秒激光的羥基磷灰石涂層方法是一種在非生物活性材料(如通常用作生物材料的鈦和PEEK)中誘導(dǎo)生物活性的簡(jiǎn)單方法。我預(yù)計(jì)它將通過改變它而改變游戲規(guī)則將廣泛應(yīng)用于需要骨整合的各種醫(yī)療設(shè)備。”