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氧化钇稳定氧化锆（YSZ）用于牙科植入物和修复体时，存在生物惰性表面限制早期骨整合、与瓷贴面 / 树脂粘固剂结合强度弱等问题。研究人员受甲虫鞘翅结构启发，构建仿生磷酸锆（ZrP）纳米网络修饰 YSZ 表面。结果显示该修饰提升多种性能，为牙科材料发展提供新方向。
在牙科领域，氧化钇稳定氧化锆（YSZ）凭借出色的美学和修复性能，在牙科植入物和修复体中广泛应用。然而，它的生物惰性表面却像一道难以跨越的障碍，阻碍着早期骨整合，导致植入体与周围骨组织难以紧密结合，影响治疗效果。同时，YSZ 与瓷贴面、树脂粘固剂之间的结合强度也不尽人意，使得修复体的稳定性大打折扣，容易出现松动、脱落等问题，这不仅给患者带来痛苦，也限制了牙科治疗的长期效果。
为了解决这些难题，温州生物材料与工程研究所的研究人员展开了深入研究。他们从甲虫鞘翅的独特结构中获得灵感，这种结构兼具轻质与高强度，具备出色的能量耗散能力。研究人员希望借鉴这一自然奇迹，构建一种仿生结构来优化 YSZ 的性能。最终，他们成功制备出仿生磷酸锆（ZrP）纳米网络修饰的 YSZ 材料，并取得了令人瞩目的成果。该研究成果发表在《Bioactive Materials》上，为氧化锆基牙科材料的发展开辟了新的道路。
研究人员采用了多种关键技术方法。通过水热反应在 YSZ 表面构建 ZrP 纳米网络，精确调控反应温度和磷酸浓度来控制纳米网络的孔径。运用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等多种微观表征技术，对材料的表面形貌、粗糙度等进行分析。借助纳米动态力学分析（Nano-DMA）评估材料的能量耗散能力，还利用细胞实验和动物实验探究材料的生物性能。
在研究结果方面：
- ZrP 纳米网络的自组装：研究人员首次在多晶四方相 YSZ 表面实现 ZrP 纳米网络的自组装，突破了以往仅能在单晶 YSZ 表面制备的局限。通过调节反应温度和磷酸浓度，可精准控制纳米网络的孔径，形成类似甲虫鞘翅的小梁 - 蜂窝状复合结构。该结构的形成遵循溶解 - 沉淀动力学和奥斯特瓦尔德熟化机制，二次烧结处理后，材料的美学性能得以保留，亲水性增强，且对 YSZ 基体的力学性能影响较小，同时提升了能量耗散能力。
- 在牙科修复中的应用：ZrP 纳米网络修饰的 YSZ 与瓷贴面、树脂粘固剂的结合强度显著提高。与传统 YSZ 相比，与瓷贴面的结合强度提升了 111%，与树脂粘固剂的结合强度提升了 336%。这主要得益于纳米网络增强的界面亲水性、增加的比表面积和微机械锚固作用，以及二次烧结处理对晶体相的优化。
- 对体外成骨的影响：以 MC3T3-E1 细胞为研究对象，发现 ZrP 纳米网络修饰的 YSZ 能促进蛋白质吸附，调节细胞形态，促进细胞增殖和早期成骨分化，提高碱性磷酸酶（ALP）活性，增加矿化结节形成，上调成骨相关基因（Runx2、ALP、OCN）的表达，展现出良好的生物相容性和促进成骨的能力。
- 对体外免疫调节的作用：利用 RAW 264.7 巨噬细胞进行实验，结果表明 ZrP 纳米网络可调节巨噬细胞极化，促进其向抗炎的 M2 表型转化，上调抗炎基因（IL-10、CD163）和骨形成相关基因（Runx2、BMP-2）的表达，下调促炎基因（IL-6、iNOS）的表达，营造有利于骨再生的免疫微环境。
- 对体内骨再生和骨整合的影响：在兔股骨植入实验中，ZrP 纳米网络修饰的 YSZ，尤其是大孔径的 SS-160°C (2.5%) 组，显著促进了新骨形成和骨整合。该组新骨厚度增加，成熟骨比例提高，骨 - 植入物接触（BIC）率显著上升，植入物与骨组织的结合强度增强，证明其在体内具有优异的骨再生和骨整合能力。
研究结论表明，受甲虫鞘翅结构启发构建的仿生 ZrP 纳米网络修饰 YSZ，有效解决了传统氧化锆基牙科材料存在的问题。通过精确控制反应条件，实现了纳米网络孔径和能量耗散能力的调控。该修饰不仅提高了材料界面结合强度，还营造了抗炎微环境，促进成骨细胞分化，特别是大孔径的 SS-160°C (2.5%) 组表现尤为突出。这一研究为氧化锆基材料在牙科植入物和修复体中的应用提供了新策略，有望推动牙科医学领域的发展，改善患者的治疗效果和生活质量。
