许多钛植入体应用于人体后需终生服役，植入材料表面特性直接影响服役期间的稳定性。其中，表面修饰材料的晶面选择对生物活性和耐腐蚀性至关重要。天然牙釉质及自然骨组织中(002)晶面织构的纳米羟基磷灰石（HA）和锐钛矿型二氧化钛（TiO
2
）更利于生物矿化，具有较高的抗生物腐蚀性。但在钛植入体表面同时实现HA晶面选择性矿化和锐钛矿TiO
2
极具挑战。
本文利用具有Ti（0002）基面强织构的纤维晶高强纯钛（FG
Ti）可在表面自然形成具有与HA(002)晶格匹配的锐钛矿TiO
2
，开发了一种高效简单的温和水热法，在钛表面原位生长出一层薄而均匀的纳米HA(002)，高度模拟了自然骨微结构，实现了生物活性及抗生物腐蚀性的大幅提升 (Scheme 1)。
Scheme 1. Crystallographic
plane selective mineralization of nanohydroxyapatite (nHA) on FG Ti promotes
osseointegration in rabbit femur i
mplantation, featuring osteogenic
differentiation, osteoclastic inhibition, and biocorrosion resistance.
首先利用相转变溶菌酶赋予FG Ti表面螯合Ca
2+
的能力，再在Ca(OH)
2
和Ca(H
2
PO
4
)2H
2
O的混合水溶中液90 ℃反应3天，最终得到主要暴露晶面为(002)的纳米HA（nHA）。这种均匀而薄的涂层可保留FG
Ti表面本身的微槽状拓扑结构（Figure. 1），利于成骨细胞发生接触诱导效应。
Figure 1. Preparation and
characterization o
f FG Ti-nHA(002).
电化学腐蚀性能测试中， FG Ti因其特有的Ti(0002)强织构和表面自然形成的锐钛矿TiO
2
在模拟体液和人工唾液中都展现出较商业用粗晶钛（CG Ti）更好的抗腐蚀能力。并且相较于CGTi表面形成的nHA(100)，FG Ti表面形成的nHA(002)能更好地提升阻抗和腐蚀电位、降低腐蚀电流密度及腐蚀速率。扫描电镜观察显示，CG Ti-nHA(100) 在腐蚀后有明显的蚀坑，而FG Ti-nHA(002)表面几乎没有蚀坑（Figure. 2）。
Figure 2. Electrochemical
corrosion
measurements of FG Ti-nHA(002) in simulated body fluids and
artificial saliva.
通过成骨前体细胞分化及迁移行为的表征，发现FG Ti-nHA(002)结合了nHA(002)优异的促成骨性能和纤维拓扑结构的
接触诱导效应，相较于CGTi-nHA(100)的成骨分化水平获得了数量级的提升（Figure. 3）。
Fi
gure 3. Enhanced osteoblasts
contact guidance effect and osteogenic differentiation on FG Ti-nanoHA(002).
破骨细胞在骨整合过程中负责骨吸收和骨分化过程的平衡，但它同时会腐蚀金属表面降低
金属的力学性能。研究证实，FG Ti表面的微槽状拓扑结构会通过抑制肌动蛋白环的形成而抑制破骨细胞的活性，而nHA(002)更能进一步加速这种抑制效果，使得FG Ti-nHA(002)表面的破骨分化水平最低（Figure. 4）。
Figure 4. Inhibiti
on of
osteoclast activity on FG Ti-nHA(002).
最后在兔
股骨植入实验中，通过对植入2周和7周的扭矩实验和新骨组织Micro-CT扫描与重建，证实了FG Ti-nHA(002)与骨组织的结合强度最高且能促进最多的新骨生长，植入后仅2周就能达到最佳的骨整合效果（Figure. 5）。
Figure 5. Osteointegration
effect of FG Ti-nHA(002) in rabbit femur implantation evaluated by torque test
and Micro-CT scanning.
此外，通过对不同时间点的骨组织染色
证实，FG Ti-nHA(002)周围的新骨组织面积最大，骨-种植体接触常数最大，破骨细胞活性相关免疫组化染色也表明其在体内能显著抑制破骨细胞活性（Figure.
6）。
Figure 6. In vivoosteogenic enhancement and osteoclastic inhibition of FG Ti-nHA(002) evaluated
by histological evaluation.
综上，我们利用FG
Ti表面的独特织构，在表面采用温和简便的水热法原位生长出薄而均匀的nHA(002)，实现了生物活性及抗生物腐蚀性的大幅提升；兔股骨植入实验结果表明
FG Ti-nHA(002)在植入2周后就获得优异的骨整合效果，其有望成为新一代的骨科植入物。论文第一作者为四川大学生物医学工程学院博士生王若涵和华西口腔医院的李娟教授，四川大学聂宇研究员和金蓉蓉副研究员为该文章的共同通讯作者。
