Int J Dent：用食人鱼溶液改善牙科用PEEK的表面性能

聚醚醚酮(PEEK)是一种具有生物相容性的高强度聚合物，在牙科领域得到了广泛的应用。这种材料具有许多独特的性能，使其非常适合用于牙科应用，包括优异的耐磨性和强度，低摩擦系数和良好的生物相容性。PEEK已用于各种牙科产品，包括冠、桥和种植基台。此外，PEEK也被用作牙种植体的材料，研究显示其有望替代传统的钛种植体。在牙科中使用PEEK的一个重要方面是需要适当的表面处理或表面调理。

PEEK是一种疏水性材料，这意味着它不容易与水或其他流体结合。这使得与通常是亲水材料的牙胶粘剂或水泥实现良好粘附具有挑战性。为了改善PEEK与亲水性材料的结合，通常需要用调理剂或工艺对PEEK表面进行处理。这可以包括使用化学或物理手段在PEEK上创建更多孔、粗糙或亲水的表面，这是PEEK在牙科应用中的有利表面特性。牙科中PEEK的表面处理方法包括喷砂、酸蚀和等离子体处理。在喷砂或类似的物理技术的情况下，目标是增加表面粗糙度和增加表面积，同时保持表面化学和极性不变。然而，化学调理或酸蚀刻通过同时提高表面粗糙度和引入不同程度的化学改性而偏离了这种方法。在牙科应用中使用PEEK时，仔细考虑其表面处理或调理是很重要的，因为材料的粘合和长期稳定性可能取决于它。一种方法的表面处理PEEK已探索在牙科是酸蚀刻。酸蚀刻包括使用酸性溶液蚀刻或使PEEK表面变得粗糙，从而产生更多孔和亲水的表面。硫酸是一种已被用于此目的的酸。

另一种用于PEEK表面调理的方法是使用食人鱼溶液。食人鱼溶液是一种强氧化剂，可用于蚀刻或清洁PEEK表面。由于其强氧化性，食人鱼溶液提供了增强的PEEK表面活化。这种活化有助于改善润湿性，使后续涂层或粘合剂更好地润湿和扩散到PEEK表面。因此，这促进了更强的粘合和附着力，提高了材料在各种应用中的整体性能和耐久性。此外，与其他方法相比，Piranha溶液提供了相对快速有效的PEEK处理过程。它具有侵略性，可以快速彻底地清洗和活化材料，减少加工时间，提高工作流程效率。它通常由硫酸和过氧化氢的混合物组成，在去除污染物和在PEEK上形成粗糙的亲水表面方面非常有效。酸蚀刻和使用食人鱼溶液都可以改善PEEK表面的润湿性和粗糙度，这可以增强PEEK与牙科粘合剂或水泥等亲水性材料的结合。仔细控制酸处理的浓度和持续时间是很重要的，因为过量或长时间暴露在酸中会削弱PEEK的物理和机械性能。此外，小心处理食人鱼溶液也很重要，因为它可能很危险，应该在通风良好的地方使用，并配备适当的防护设备。由于直接接触食人鱼溶液可能导致皮肤化学灼伤，吸入蒸汽也可能导致呼吸道刺激，甚至对肺部造成永久性损伤。此外，由于其腐蚀性，它会对实验室设备、表面和其他材料造成重大损害。

在本研究中，目的是比较对照PEEK样品(未经处理)与经硫酸处理的PEEK样品，以及经不同浓度(分别为1:3、1:5和1:7过氧化氢与硫酸)的食人鱼溶液处理的PEEK样品，比较润湿性和表面粗糙度。本研究比较了不同浓度的食人鱼溶液对PEEK的处理效果，并比较了原子力显微镜(AFM)测量的润湿性结果和粗糙度，这在以前的任何论文中都没有针对这些浓度进行过。

图1:研究中使用的PEEK样品(直径10毫米，厚度2毫米的圆形圆盘)

方法：本研究采用直径为10mm，厚度为2mm的PEEK盘。这些样本被分成五组(每组有五个样本)。第一组为对照组，未进行酸处理;第二组进行硫酸处理。其余3组用水虎鱼液处理;每组使用不同的浓度(分别为1:3、1:5和1:7的双氧水与硫酸)。各组治疗时间均为60 s。对五组进行润湿性和表面粗糙度测试。在统计分析中，采用Shapiro - Wilk检验检验正态性假设，确定组间统计显著性;采用单因素方差分析。随后，对于多重比较，进行Tukey 's诚实显著性差异事后检验结果。

图2:显示对照组和实验组粗糙度值平均值和标准差的条形图

表1:描述AFM结果的数据

图3:AFM还获得了不同研究组样品的表面形貌

表1 不同组粗糙度测试结果的多重比较的Tukey检验

图4:显示对照组和实验组接触角值平均值和标准差的条形图

结果：与对照组和硫酸处理组相比，食人鱼溶液处理组表现出更高的润湿性。此外，与对照组和较低浓度组(1:5和1:7)相比，高浓度过氧化氢(1:3)的食人鱼溶液处理对表面粗糙度的改善更大，而硫酸处理组的表面粗糙度最高。

结论：本研究结果表明，由于增加了润湿性和表面粗糙度，食人鱼溶液可以作为一种有效的方法来改善PEEK的表面特性，用于不同的牙科应用，特别是作为牙科种植材料。

文献来源：Alsmael MA,  Mohammed Al-Khafaji A,Improving Surface Properties of PEEK for Dental Applications by Using Piranha Solution.Int J Dent 2023;2023