骨へのオッセオインテグレーションを目的としたPEEKの表面処理

Surface Treatments of PEEK for Osseointegration to Bone.

抄録

ポリマーは一般に、ポリ（エーテル-エーテル-ケトン）（PEEK）は、従来の骨インプラント生体材料の代替品となる可能性が出てきた。PEEKは金属製インプラントとは異なる明確な利点があるため、整形外科や歯科用インプラントの有力候補として注目されています。しかし、PEEKは疎水性が高く生体不活性な表面を持つため、骨芽細胞の分化・増殖を減衰させ、インプラントの不具合につながる。PEEKのオッセオインテグレーションの可能性を高めるために、いくつかの改良が行われており、それらは主に3つのカテゴリーに分類される：（1）物理的または化学的手段による生物活性剤による表面機能化、（2）表面コーティングまたは複合材料としての生物活性材料の組み込み、（3）表面上の3次元的な多孔質構造の構築、。物理的な処理としては、様々な元素のプラズマ処理、加速中性子線、あるいはサンドブラストやレーザー・紫外線照射などの従来技術により、インプラント表面の微細形状を変化させる。化学処理はPEEKの表面組成を変化させるので、照射時に滴定する必要があります。インプラント表面には生理活性物質を組み込むことができ、希望する用途、負荷条件、インプラント周囲の抗菌負荷に応じて選択する必要があります。最適な結果を得るためには、個々の方法の限界を補うために、上記の方法を組み合わせて利用する。本稿では、インプラント生体材料としてのPEEKの表面を最適化するためのこれらの方法とその組み合わせについて概説する。

Polymers, in general, and Poly (Ether-Ether-Ketone) (PEEK) have emerged as potential alternatives to conventional osseous implant biomaterials. Due to its distinct advantages over metallic implants, PEEK has been gaining increasing attention as a prime candidate for orthopaedic and dental implants. However, PEEK has a highly hydrophobic and bioinert surface that attenuates the differentiation and proliferation of osteoblasts and leads to implant failure. Several improvements have been made to the osseointegration potential of PEEK, which can be classified into three main categories: (1) surface functionalization with bioactive agents by physical or chemical means; (2) incorporation of bioactive materials either as surface coatings or as composites; and (3) construction of three-dimensionally porous structures on its surfaces. The physical treatments, such as plasma treatments of various elements, accelerated neutron beams, or conventional techniques like sandblasting and laser or ultraviolet radiation, change the micro-geometry of the implant surface. The chemical treatments change the surface composition of PEEK and should be titrated at the time of exposure. The implant surface can be incorporated with a bioactive material that should be selected following the desired use, loading condition, and antimicrobial load around the implant. For optimal results, a combination of the methods above is utilized to compensate for the limitations of individual methods. This review summarizes these methods and their combinations for optimizing the surface of PEEK for utilization as an implanted biomaterial.