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摘要

氮化硅（SiN）作为一种具有高强度和稳定性的新型医用陶瓷材料,已被用于制

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造椎间融合器、人工关节等骨科植入器械。研究表明尽管SiN自身拥有一定的抑菌

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和骨整合能力，但仍难以生物适配复杂植入环境，其抑菌和成骨性能亟需二次提升。

在植入材料表面构建微纳结构和进行化学修饰是常见的改性策略，但是由于SiN表

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面的力学及化学稳定性，传统策略难以制备具有微纳结构和化学组分二元调控性能的

SiN表面。研究表明，脉冲激光能够对各种基材表面进行加工以调控其生物学效应。

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基于此，我们利用激光加工技术对SiN表面进行处理以构建有序微纳结构，并基于

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磷酸钙（CaP）的骨诱导性和聚多巴胺（PDA）的抑菌性，进一步通过二次改性在结构

化SiN表面制备CaP/PDA功能涂层，开发了兼具抑菌性和成骨性的SiN骨修复材

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料，为临床上感染性骨缺损的治疗提供一种新的选择。主要内容包括以下三个方面：

首先，采用纳秒激光对SiN表面进行加工处理，表明纳秒激光能够在不改变SiN

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表面化学组成的情况下实现微纳结构的可控制备，并且微纳结构显著增强了SiN的

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亲水性和生物矿化能力。但结构化表面并未显著提高SiN表面的生物相容性，推测

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是由于激光对SiN表面的刻蚀加速了离子的释放导致。通过在SiN表面激光原位

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同步构建微结构和诱导CaP涂层，减弱了SiN表面的离子溶出并改善了其生物相容

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性，进而验证了纳秒激光处理的SiN表面需要拥有活性涂层降低其离子溶出的猜想。

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其次，面对纳秒激光处理后的SiN表面抑菌及成骨性能如何进一步提升的挑战，

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在其表面制备PDA涂层进行二次改性。研究了SiN微纳结构表面对PDA涂层沉积

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及其生物学效应的影响。结果表明结构化SiN表面更有利于PDA涂层的原位沉积，