一项近期发表在 Frontiers in Mechanical Engineering 的研究表明(DOI:10.3389/fmech.2024.1360743),采用氧化铝喷砂 + 铂(Pt)溅射涂层对聚醚醚酮(PEEK)植入体表面进行改性后,显著提升了植入体的稳定性能并抑制细菌黏附,为高性能医用植入材料表面工程提供了新思路。
研究背景:PEEK材料在植入体中的挑战
PEEK是一种在脊柱、颅骨乃至牙科领域广泛应用的高性能聚合物材料,因其卓越的机械性能、生物稳定性和X线透过性而受到青睐。然而,PEEK 表面本身具有生物惰性及疏水性,难以与宿主骨组织形成良好的骨结合(osseointegration),且容易发生细菌黏附,从而导致植入体松动或感染的风险增加。传统对策如喷砂可以提高表面粗糙度从而提升细胞附着,但往往也可能同时增加细菌附着,对植入物的生物相容性构成新的风险。
研究方法:砂喷 + Pt 溅射涂层
研究团队设计了四种样品:
其中,Pt 溅射涂层由溅射镀膜设备施加(论文中使用了 LUXOR Platinum Coater 进行铂镀层制备)。
实验从三个核心方面评估样品性能:
🔹 表面粗糙度与摩擦性能
🔹 细胞活力(生物相容性)
🔹 细菌黏附程度(以金黄色葡萄球菌为测试模型)

在镀层附着力测试中,对PEEK样品表面做划痕并剥离胶带后观察损伤情况:(A)未喷砂处理的样品与(B)喷砂处理过的样品。SEM图像表明,无论是否喷砂处理,铂涂层在划痕周围均未出现明显剥离或脱落现象,表明镀层附着性能良好。
主要发现
1. Pt 铂涂层有效降低细菌附着
相比单纯砂喷组,砂喷 + 铂涂层组样品的细菌黏附数量显著降低了 67%,显示出更优异的抗菌性能。此结果说明铂涂层不仅能够改善植入体的稳定性,还具有意义深远的抗菌优势,这对于减少术后感染风险极为重要。
2. 表面粗糙度与稳定性改善
砂喷处理显著提高了PEEK表面的粗糙度,从而增强了摩擦系数,有利于机械互锁及植入稳定性。当结合Pt溅射涂层时,在不牺牲这种稳定性能的前提下同时抑制了细菌黏附,这正是该组合策略的最大亮点。
3. 生物相容性不受损
Pt涂层处理组与对照组在干细胞(UCMSC)活力测试中没有显著差异,说明铂涂层不会影响细胞生长,具有良好的生物相容性。

对比显示了在两种处理条件下涂层样品的铂(Pt)含量分布:(A)经过喷砂处理的样品与(B)未喷砂处理的样品之间的 Pt 含量情况。通过 EDS 能量色散分析,可以看出 Pt 在样品表面的均匀分布情况,为镀层一致性评价提供依据。
技术意义与行业价值
这项研究提供了一个强有力的证据:
➡ 在医用植入体表面工程中,铂溅射涂层技术不仅能改善机械性能,还能显著增强抗菌性;
➡ 与传统喷砂或单纯涂层处理相比,喷砂 + Pt溅射组合是一种更加平衡且高效的表面处理方法。
LUXOR Pt溅射镀膜仪优势及其应用
正如论文中使用的实验设备 LUXOR Platinum Coater 所示,该现代溅射镀膜仪的代表设备具有以下优势:
✔ 全自动、高可控性纳米级 Pt 镀层制备(厚度 1–100 nm 可调)
✔ 通过倒置结构设计和先进的 A² 技术实现超精细镀膜,并具有极高均匀性和可重复性
✔ 有效提升材料表面在显微成像、生物工程等领域的性能表现
这一技术不仅在生物材料工程中表现优异,在SEM样品制备、表面功能涂层、纳米/微结构分析等多个科研方向同样具有广泛应用价值。

