一、等离子体处理对PEEK表面的改性机制
1.表面能提升与亲水性改善
PEEK本身呈疏水性（水接触角>90°），等离子体处理通过引入羟基（-OH）、羧基（-COOH）等极性基团，使其表面能显著提高。例如，O₂等离子体处理后，PEEK表面水接触角可降低至30°以下，增强细胞黏附所需的湿润环境。
2.微纳结构构建
等离子体中的高能粒子撞击PEEK表面，引发溅射侵蚀与化学蚀刻，形成微米级粗糙结构。这种形貌变化增大表面积，促进细胞伪足锚定，类似于天然骨组织的拓扑结构。
3.化学活性位点生成
处理后的表面富含含氧官能团，可作为生物分子（如蛋白、生长因子）的附着位点，进一步诱导细胞信号通路激活。
二、细胞实验验证：关键生物学效应
1.细胞黏附与增殖加速
体外实验：O₂等离子体处理的PEEK样品在4小时内细胞黏附密度提升40%，24小时后细胞铺展面积增加60%（基于Saos-2成骨细胞模型）。
机制：表面亲水性与电荷改变促进细胞外基质蛋白（如纤连蛋白）吸附，为细胞提供附着支点。
2.成骨分化增强
碱性磷酸酶（ALP）活性：处理后细胞ALP表达量在第5天提高25%，表明成骨前体细胞分化加速。
矿化结节形成：处理后细胞钙沉积量增加30%，证实细胞外基质矿化能力增强。
3.抗菌性能协同提升
等离子体处理可结合抗菌肽涂层（如超支化聚-L-赖氨酸），在保持细胞相容性的同时，对金黄色葡萄球菌抑菌率>90%，解决植入物感染难题。
三、3D打印PEEK植入物的临床转化优势
1.机械性能保留
传统羟基磷灰石涂层可能降低PEEK强度，而等离子体处理仅改变表面（<1μm），不影响本体结晶度，确保植入物长期力学稳定性。
2.个性化制造兼容性
等离子体处理可均匀作用于复杂3D打印结构（如多孔支架），孔隙率>70%的PEEK骨替代物经处理后，细胞浸润深度增加50%。
3.体内骨整合证据
动物实验：等离子体处理组在术后8周的新骨形成量（BV/TV）较对照组提高35%，骨-植入物接触率提升40%。
临床案例：已有患者接受等离子体处理PEEK椎间融合器，术后12个月CT显示骨长入量提高20%。
四、未来研究方向
1.参数优化：探索不同气体（N₂、NH₃）及处理时间对细胞特异性的影响，建立工艺-性能数据库。
2.智能表面设计：结合等离子体处理与生物分子图案化技术，实现细胞行为的时空调控。
3.长期安全性：评估处理后表面官能团的体内稳定性，避免潜在炎症反应。
结论
等离子体处理通过精准调控PEEK表面化学与物理特性，显著优化3D打印植入物的细胞反应，在促进骨整合、预防感染及个性化医疗中具有重要价值。该技术为高性能聚合物生物材料的功能化提供了新范式，有望推动骨科、牙科等领域的革新。
