KCI등재
SCIE
Polyetheretherketone implants with hierarchical porous structure for boosted osseointegration
저자
Zhiyong Chen (State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Department of Macromolecular Science, Shanghai Stomatological Hospital & School of Stomatology, Fudan University) ; Yu Chen (State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Department of Macromolecular Science, Shanghai Stomatological Hospital & School of Stomatology, Fudan University) ; Yang Wang (State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Department of Macromolecular Science, Shanghai Stomatological Hospital & School of Stomatology, Fudan University) ; JiaJia Deng (Department of Orthodontics, Shanghai Stomatological Hospital & School of Stomatology, Shanghai Key Laboratory of Craniomaxillofacial Development and Diseases, Fudan University) ; Xin Wang (State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Department of Macromolecular Science, Shanghai Stomatological Hospital & School of Stomatology, Fudan University) ; Qingqing Wang (Department of Orthopaedic Surgery, Sir Run Run Shaw Hospital, Medical College of Zhejiang University) ; Yuehua Liu (Department of Orthodontics, Shanghai Stomatological Hospital & School of Stomatology, Shanghai Key Laboratory of Craniomaxillofacial Development and Diseases, Fudan University) ; Jiandong Ding (State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Department of Macromolecular Science, Shanghai Stomatological Hospital & School of Stomatology, Fudan University) ; Lin Yu (State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Department of Macromolecular Science, Shanghai Stomatological Hospital & School of Stomatology, Fudan University)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2023
작성언어
English
주제어
등재정보
KCI등재,SCIE
자료형태
학술저널
수록면
1588-1608(21쪽)
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제공처
Background Good osseointegration is the key to the long-term stability of bone implants. Thermoplastic polyetheretherketone (PEEK) has been widely used in orthopedics; however, its inherent biological inertia causes fibrous tissue to wrap its surface, which leads to poor osseointegration and thus greatly limits its clinical applications.
Methods Herein, we developed a facile yet effective surface modification strategy. A commonly used sulfonation coupled with “cold pressing” treatment in the presence of porogenic agent formed a three-dimensional hierarchical porous structure on PEEK surface. Subsequently, the effects of porous surface on the in vitro adhesion, proliferation and differentiation of rat bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) were evaluated. Finally, the osteoinduction and osseointegration of surface-porous PEEK implant were examined in the rat distal femoral defect model.
Results In vitro results showed that the surface modification did not significantly affect the mechanical performance and cytocompatibility of PEEK substance, and the porous structure on the modified PEEK substrate provided space for cellular ingrowth and enhanced osteogenic differentiation and mineralization of BMSCs. In vivo tests demonstrated that the surface-porous PEEK implant could effectively promote new bone formation and had higher bone-implant contact rate, thereby achieving good bone integration with the surrounding host bone. In addition, this modification technique was also successfully demonstrated on a medical PEEK interbody fusion cage.
Conclusion The present study indicates that topological morphology plays a pivotal role in determining implant osseointegration and this facile and effective modification strategy developed by us is expected to achieve practical applications quickly.
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