Electrochemical Insertion of Zinc Ions into Self‐Organized Titanium Dioxide Nanotube Arrays to Achieve Strong Osseointegration with Titanium Implants

骨整合 材料科学 二氧化钛 纳米管 生物相容性 电化学 纳米技术 生物医学工程 植入 碳纳米管 复合材料 电极 化学 冶金 医学 外科 物理化学
作者
Hang Zhao,Wenhan Wang,Feng Liu,Ying Kong,Xin Chen,Liang Wang,Wenjun Ma,Chao Liu,Yuanhua Sang,Xingbang Wang,Shuhua Wang,Hong Liu
出处
期刊:Advanced Materials Interfaces [Wiley]
卷期号:9 (16) 被引量:6
标识
DOI:10.1002/admi.202200312
摘要

Abstract The construction of titanium dioxide (TiO 2 ) nanotube arrays on the surface of metallic titanium has been demonstrated as a practical approach for improving the biocompatibility of titanium orthopedic implants. However, it remains a challenge to form strong bonds between such TiO 2 ‐based systems and the surrounding bone due to their lack of osseointegration ability. Herein, inspired by the intercalation mechanism of rechargeable batteries, a feasible electrochemical strategy is developed to insert high‐concentration bioactive zinc ions into the lattices of TiO 2 nanotube arrays with a controlled release performance and without nanostructure collapse. The zinc ion‐inserted TiO 2 nanotube arrays give titanium implants that exhibit excellent osteogenesis properties due to the synergistic effect of the nanotube topography and the release of zinc ions. Using the proposed electrochemical zinc insertion technique, the prepared substrates can trigger the osteogenic differentiation of bone marrow‐derived mesenchymal stem cells (MSCs) in vitro and subsequent implant‐to‐bone osseointegration in vivo. This study establishes a feasible and general electrochemical method to enhance the bioactivity and osseointegration of titanium implants, thereby providing a promising strategy for bone tissue repair.

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