增强聚醚醚酮（PEEK）粘结强度：化学与机械表面改性对其表面特性及相变的影响 —— 口腔修复材料领域的关键突破

《BMC Oral Health》：Enhancing PEEK bond strength: the impact of chemical and mechanical surface modifications on surface characteristics and phase transformation

为解决聚醚醚酮（PEEK）与复合树脂粘结困难的问题，研究人员开展了不同表面改性对 PEEK 表面粗糙度、相变及粘结强度影响的研究。结果显示所有表面改性方法均增强了粘结强度，但部分处理影响了 PEEK 结构。这为优化口腔修复材料粘结提供了依据。

　　在口腔医学领域，聚醚醚酮（PEEK）凭借其出色的生物相容性、轻质以及耐腐蚀特性，在牙科植入物、固定牙冠和牙桥等方面备受青睐。然而，PEEK 较低的表面能和化学抗性结构，使得复合树脂难以与其表面有效粘结，这一难题严重阻碍了 PEEK 在临床中的广泛应用。为了攻克这一障碍，来自 Bolu Abant Izzet Baysal University 和 Recep Tayyip Erdogan University 的研究人员 Emel Arslan 和 Ipek Caglar 开展了深入研究，相关成果发表在《BMC Oral Health》上。该研究对推动口腔修复材料的发展具有重要意义，有望为临床治疗提供更有效的解决方案。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，制备了大量尺寸为 10 mm×10 mm×2 mm 的 PEEK 试件，并将其随机分为 7 组。利用轮廓仪测量试件表面粗糙度，扫描电子显微镜（SEM）观察表面微观形态，X 射线衍射仪（XRD）分析相变情况。通过热循环模拟口腔环境，使用万能试验机测试剪切粘结强度（SBS），并在立体显微镜下观察试件的失效模式。
研究结果如下：

• 表面粗糙度：经分析，不同表面处理组间表面粗糙度（SR）存在显著差异。喷砂处理组（Group S）的表面粗糙度值最高，达到（3.09 ± 0.40）μm ，显著高于其他组。其余采用硫酸处理（Group SE）、食人鱼溶液处理（Group PE）、摩擦化学二氧化硅涂层处理（Group T）、Er - YAG 激光处理（Group L）和等离子处理（Group P）的组，表面粗糙度值均显著高于未处理的对照组（Group C），但这几组之间无显著差异。
• X 射线衍射分析：XRD 结果显示，对照组在 2θ = 25 - 30° 范围内有特征峰。Group S 和 Group L 与对照组相比，峰强度和峰宽有所不同，表现出更高的强度和更宽的峰，而其他组的 XRD 图谱与对照组相似。这表明部分表面处理对 PEEK 的晶体结构产生了影响。
• 剪切粘结强度：不同表面处理组的 SBS 值差异显著。Group SE 的 SBS 值最高，为（13.28 ± 1.69）MPa ，显著高于其他组。Group L、Group T 和 Group PE 的 SBS 值也显著高于 Group C，但这三组之间无显著差异。尽管 Group S 和 Group P 的 SBS 值高于 Group C，但差异不具有统计学意义。
• 失效模式：主要失效模式为粘附失效，不过 Group T、Group SE、Group PE、Group P 和 Group L 还出现了混合失效，而 Group C 和 Group S 仅表现为粘附失效，测试过程中未观察到内聚失效。
• 相关性分析：通过 Spearman 相关性分析发现，表面粗糙度与粘结强度之间不存在显著的统计学相关性，这意味着除了表面粗糙度，表面的形貌效应和化学变化对获得最佳粘结强度同样关键。
  研究结论与讨论部分指出，所有表面改性方法都能提高 PEEK 的表面粗糙度和剪切粘结强度。硫酸处理在增强 PEEK 与复合树脂的粘结强度方面效果最为显著。然而，考虑到硫酸可能对健康造成危害，以及激光照射和氧化铝颗粒喷砂处理会引起 PEEK 的相变，摩擦化学二氧化硅涂层可作为一种可靠的替代方法，在临床和实验室条件下提高粘结强度。不过，该研究也存在一定局限性，如仅使用了一种 PEEK 材料，且仅评估了树脂水泥的 SBS 值，研究结果可能无法完全反映临床实际情况。未来研究可进一步探索不同 PEEK 品牌的适用性，以及将 XRD 图谱与 PEEK 材料的断裂强度相关联，为口腔修复材料的优化提供更全面的依据。总之，这项研究为解决 PEEK 在口腔修复应用中的粘结难题提供了重要的理论支持和实践指导，有助于推动口腔医学领域材料科学的发展。