生物可吸收植入物因能在体内完成治疗功能后逐步降解，避免二次手术取出，成为骨科与口腔科植入器械的研究热点。这类植入物多采用聚乳酸、聚乙醇酸、磷酸钙等可降解材料，但部分材料存在表面生物活性不足、力学匹配性差、降解速率难以调控等问题。等离子喷涂技术凭借高温高速的工艺特性，可在植入物表面制备功能性涂层，显著提升其生物相容性、力学性能与临床适用性，为生物可吸收植入物的性能优化提供核心技术支撑，在骨科骨折固定、骨缺损修复及口腔科种植等领域展现出广阔应用前景。
一、等离子喷涂技术的工艺优势与调控特性
等离子喷涂技术的核心优势在于其对材料的广泛适应性与涂层性能的可控性，这一特性使其能够满足生物可吸收植入物多样化的功能需求。该技术通过直流电弧激发工作气体形成等离子射流，射流温度可达10000K以上，流速超过300m/s，这种极端的工艺环境能将陶瓷、金属、聚合物或复合粉末等涂层材料瞬间熔融并高速撞击至植入物表面，通过粒子的快速冷却凝固形成致密结合的涂层结构。
对于生物可吸收植入物而言，等离子喷涂的高温环境可确保涂层材料充分熔融，减少内部孔隙缺陷与未熔颗粒，提升涂层致密度；高速粒子撞击产生的机械结合力与冶金结合力，能显著增强涂层与基体的结合强度，避免植入后涂层脱落引发的局部炎症反应或植入物功能失效。同时，通过精确调节喷涂功率、送粉速率、喷涂距离、喷枪移动速度等工艺参数，可实现对涂层厚度、孔隙率及晶体结构的精准控制，从而匹配不同植入部位的力学要求与生理环境。
二、等离子喷涂涂层的核心材料及应用
2.1 单一羟基磷灰石涂层的制备与性能
在生物可吸收植入物涂层的材料选择中，羟基磷灰石是应用最广泛的等离子喷涂材料之一，其核心优势在于与人体骨组织的生物相容性与结构相似性。羟基磷灰石的化学组成为Ca10(PO4)6(OH)2，与人体骨组织无机成分高度一致，具有优异的生物活性、骨传导性与无细胞毒性，能够有效引导骨组织再生与整合。
采用等离子喷涂技术制备羟基磷灰石涂层时，工艺参数的精准控制是平衡涂层结晶度与结合强度的关键。过高的喷涂功率或过近的喷涂距离会导致涂层过热，引发羟基磷灰石分解为磷酸三钙（TCP）与氧化钙，降低涂层生物活性；而功率不足或距离过远则会导致粒子熔融不充分，影响涂层结合强度与致密度。
该涂层在体内环境中可通过离子交换与骨组织形成化学结合，引导成骨细胞在表面黏附、增殖与分化，同时随着聚乳酸或聚乙醇酸基体材料的逐步降解，涂层可与新生骨组织实现无缝融合，最终完成植入物的生物功能替代，避免传统金属植入物长期留存引发的应力遮挡效应。
2.2 复合涂层的功能优化与技术突破
除单一羟基磷灰石涂层外，等离子喷涂技术在复合涂层制备中展现出独特价值，为解决单一材料涂层功能局限性提供了有效途径。针对单一陶瓷涂层力学脆性大、单一金属涂层生物活性不足的问题，科研人员通过等离子喷涂将可降解金属粉末与生物陶瓷粉末按特定比例混合，制备出兼具力学支撑与生物活性的复合涂层。
这类复合涂层的制备需重点解决不同材料熔点差异带来的熔融不均问题。以镁（熔点651℃）与羟基磷灰石（熔点1650℃）的复合喷涂为例，两者超过1000℃的熔点差易导致镁粉过度燃烧而羟基磷灰石熔融不充分。为解决这一问题，研究人员通常采用两种技术路径：一是通过粉末预处理，将低熔点金属粉末进行微胶囊化包覆，避免其在高温射流中过早反应；二是优化工艺参数，采用梯度升温的等离子射流设计，使射流中心区域温度满足高熔点陶瓷熔融需求，边缘区域温度适配金属粉末的熔融窗口，从而实现两种成分的均匀熔融与结合。
此外，通过调整复合粉末中各组分的比例，还可实现对涂层降解速率的调控，例如增加镁粉比例可加快涂层降解速度，适用于骨愈合较快的四肢骨缺损修复；提高陶瓷粉末比例则可延缓降解，匹配颅骨等部位的缓慢骨再生过程。
三、等离子喷涂应用的技术挑战与解决路径
3.1 核心技术挑战及影响
等离子喷涂在生物可吸收植入物涂层应用中仍面临部分技术挑战，这些挑战直接影响涂层的临床应用效果与安全性。首要问题是涂层降解速率与骨愈合速率的匹配性需进一步优化，部分陶瓷涂层（如纯羟基磷灰石）降解缓慢，在基体材料完全降解后仍可能长期留存于体内，导致植入后期应力遮挡效应，影响新生骨组织的力学性能；而部分金属基复合涂层降解过快，可能在骨愈合完成前失去力学支撑作用，引发植入物松动。
其次，高温喷涂过程中可能引发涂层材料的相变或成分分解，如羟基磷灰石在超过1200℃时易分解为TCP与CaO，其中CaO与体液反应会导致局部pH值升高，引发炎症反应，同时TCP的生物活性较羟基磷灰石显著降低。此外，涂层与生物可吸收基体的界面结合稳定性也是关键问题，由于基体材料在体内会逐步降解，界面区域的应力分布与化学稳定性易发生变化，可能导致涂层在降解过程中出现剥离现象。
3.2 关键解决技术与实践
针对这些问题，当前研究主要通过工艺优化与技术创新实现突破。其一，采用等离子喷涂与后续热处理结合的工艺，通过400-600℃的低温热处理的方式，调控涂层晶体结构与孔隙分布，例如将喷涂后的羟基磷灰石涂层进行500℃保温2h处理，可使涂层结晶度提升至90%以上，同时降低内部残余应力，减缓降解速率以匹配骨愈合进程。
其二，开发新型低温等离子喷涂技术，如大气等离子喷涂与真空等离子喷涂的复合工艺，通过降低射流温度至3000-5000K，减少材料热损伤，拓展聚乳酸、壳聚糖等聚合物涂层的应用场景。其三，引入界面改性技术，在基体与涂层之间制备钛涂层过渡层，通过过渡层的桥接作用增强界面结合强度，避免降解过程中的涂层脱落。
四、等离子喷涂技术的未来发展方向
随着材料科学与喷涂工艺的协同发展，等离子喷涂技术在生物可吸收植入物涂层领域的应用将更加深入与精准。未来研究方向主要集中在三个方面：一是功能定制化涂层的开发，通过精准控制涂层的微观结构与成分分布，实现“骨诱导-力学支撑-可控降解”一体化功能，满足骨折修复、骨肿瘤术后骨缺损填充等不同临床需求；二是智能化涂层的探索，结合药物缓释技术，将抗生素、骨生长因子等活性成分负载于涂层孔隙中，实现涂层的抗感染与促骨愈合双重功能，降低植入物相关感染的发生率；三是与3D打印技术的深度融合，利用3D打印技术制备个性化形状的生物可吸收植入物基体，再通过等离子喷涂技术在其表面制备功能性涂层，形成“个性化基体+功能涂层”的一体化制造模式，进一步提升生物可吸收植入物的临床治疗效果。
总体而言，等离子喷涂技术以其独特的工艺优势，为生物可吸收植入物的性能优化提供了有效技术路径，解决了传统植入物生物活性不足、力学匹配性差等关键问题。随着相关技术的不断突破，等离子喷涂涂层将推动骨科与口腔科植入器械向“功能适配、精准降解、个性化治疗”的方向发展，为患者提供更安全、高效的治疗方案。
