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氧化鋯種植體具有生物相容性與機械性能優異,以及顏色美觀的特點,作為取代鈦種植體的新型種植體而廣受關注。為進一步提升氧化鋯種植體的骨結合率,需在種植手術前對氧化鋯種植體表面進行親水改性處理。現有的鈦種植體表面處理方法,如噴砂、酸蝕、表面鍍膜、紫外光催化等,均無法有效處理氧化鋯種植體或處理效果不佳。例如:噴砂工藝會誘發氧化鋯低溫退化,熱處理和酸蝕有可能降低氧化鋯的抗彎強度。雖然已有研究通過對圓盤形氧化鋯試件進行冷等離子體射流處理,證明了等離子體在氧化鋯表面親水改性中的可行性,但實際牙科種植手術中種植體表面為螺紋狀,對于具有復雜表面形狀的氧化鋯種植體,射流系統處理效果不佳。并且種植體術前即刻處理后立刻種植的效果最好,因此真空等離子處理系統更適合臨床場景下用于氧化鋯種植體親水改性。真空等離子體的方向性不強，可以深入到物體的微細孔眼和凹陷的內部完成處理任務，因此不需要過多考慮被處理物體的形狀，對于形狀復雜的樣品，如具有沉孔、盲孔或3D結構的物體，也能進行均勻處理，這是常壓等離子體等其他處理方式難以比擬的優勢。

等離子體在材料親水改性方面的應用

等離子體又叫電漿,是由分子、原子及其被電離后產生的正負帶點粒子組成的氣體狀物質。它是物質存在的基本形式之一,是除固、液、氣三態外,物質存在的第四態,也是宇宙中廣泛的物質存在形式。在工業領域,等離子體常被用作材料的表面改性處理。低溫等離子體溫度較低,甚至接近室溫,同時含有大量高能帶電粒子,可在材料表面引發自由基,并可引入多種活性基團,在改善材料表面潤濕性、極性及粘接性能的同時,不會對材料造成破壞。例如,不銹鋼、鋁合金、塑料等可以通過等離子體處理,增強表面的親水性與吸附性能。目前等離子體技術在親水改性中的常見應用如下:生物醫學上,使用以稀有氣體為工作氣體的大氣壓射流等離子體系統對試樣進行消毒及親水處理;工業上,使用等離子體在高真空度下對工件進行清潔和表面改性。

等離子體處理對氧化鋯種植體表面親水性的影響

等離子體處理(a)前,(b)后種植體濕潤能力對比 

如圖1所示,初步研究發現等離子親水改性后的氧化鋯種植體表面張力大,能夠通過毛細作用吸紅墨水。當種植體頂部接觸水面時,整個種植體表面立刻變得濕潤,而未經親水處理的種植體未體現出這種特性。

氧化鋯材料和鈦金屬一樣,在空氣中會受到碳氫化合物的污染并產生生物老化(biologicalageing),而等離子體處理可以有效的抵抗這種污染并讓氧化鋯材料表面產生高親水性能和良好的細胞附著。