目前對支架表面微形貌的研究主要集中在支架表面微觀幾何結(jié)構(gòu), 包括晶粒尺寸、微納尺度孔隙、表面粗糙度及特殊的表面區(qū)域等。通過對材料表面微米、納米及微納米多級結(jié)構(gòu)的研究, 發(fā)現(xiàn)增大比表面積、改進表面形貌或調(diào)節(jié)表面電性等手段, 可以影響材料的溶解與再沉積、材料與蛋白質(zhì)的相互作用, 引導(dǎo)細胞粘附、增殖和分化, 調(diào)控植入體組織周圍免疫反應(yīng), 從而在骨誘導(dǎo)中起著重要作用[16-18]。但對磷酸鈣生物陶瓷表面微形貌的研究主要集中在通過微加工技術(shù)在二維陶瓷平面上制備微納圖案(如溝槽、臺階、凹坑、凸柱等)來觀察細胞效應(yīng), 很少針對三維支架本身開展研究, 其主要原因是很難用常規(guī)的微加工技術(shù)在硬而脆的陶瓷支架表面制作微結(jié)構(gòu)。此外, 目前主要通過改變原料晶粒尺寸、燒結(jié)溫度來調(diào)控生物陶瓷支架材料的表面微形貌。隨著燒結(jié)溫度的降低, 生物陶瓷的微孔數(shù)量(孔徑小于10 mm)增加, 當(dāng)燒結(jié)溫度分別為1150℃和1250℃時, HA的微形貌由微孔數(shù)量和晶粒尺寸共同決定。但上述方法對同一制備體系中的生物陶瓷支架表面微形貌的調(diào)控有限。

    通過調(diào)節(jié)溶膠-凝膠體系中羥基磷灰石(HA)粉末和甲殼素(Chitin)的質(zhì)量比, 制備具有不同表面微形貌的HA球形顆粒。掃描電子顯微鏡(SEM)表征結(jié)果顯示: 隨著HA/Chitin質(zhì)量比從4/1增加到35/1, 球形顆粒的表面微形貌發(fā)生了明顯變化, 由粗糙漸趨平滑, 微米級皺褶逐漸減少至消失, 微孔隙率從(35%±0.8%)減少到(10.4%±0.7%)。體外細胞培養(yǎng)的結(jié)果表明具有微米級皺褶, 微孔隙率較高的粗糙表面具有引導(dǎo)干細胞鋪展和增殖的作用, 微孔隙率低的平滑表面則具有引導(dǎo)干細胞軸向延伸及骨向分化的趨勢。同時, HA球形顆粒表面微形貌對干細胞表面特征性抗原標志物的表達具有調(diào)控作用。