Разработка новых биоматериалов является трудоемким и долговременным процессом, включающим много стадий: выбор материала и его модификация, структурный анализ и обеспечение оптимальных свойств, скоростные и длительные in vitro, in vivo и клинические испытания, производство конечного продукта. Более быстрый путь разработки заключается в модификации поверхности известных биоматериалов, удовлетворяющих определенным биосовместимым свойствам.

Для металлических имплантатов важно обеспечить оптимальные свойства как объема, так и поверхности материала. Прочность сцепления металлических имплантатов с окружающей костной тканью в значительной мере зависит от оптимизации поверхностной обработки имплантата непосредственно перед хирургической операцией. Кроме того, модификация поверхности необходима для исключения после операции воспалительных процессов и роста нежелательных тканей на границе имплантат - живая ткань. Обработка поверхности увеличивает площадь контакта между костью и имплантатом, способствуя таким образом ускорению процесса остеоинтеграции.

Модификация поверхности влияет на разные стадии остеоинтеграции, включая дифференциацию клеток на границе раздела металл - кость непосредственно после хирургической операции. Рельеф поверхности металлического имплантата также влияет напервую стадию формирования сосудистой системы в окружающей металл ткани после вживления имплантата. Таким образом, разработка новых систем имплантатов, совместимых с костной тканью, зависит от новых методов подготовки их поверхности.

В последние годы развиваются различные методы обработки металлических поверхностей с целью улучшения их биосовместимых свойств, а также для ускорения процесса заживления имплантатов. Эти методы основаны на морфологической или биохимической модификации физических, химических и механических свойств, в частности изменении поверхностной энергии, поверхностного заряда, химического состава и топографии поверхности металлических стоматологических имплантатов. Известно, что такая модификация поверхности может повышать поверхностную иммобилизацию пептидов и протеинов.

Формирование костной ткани вокруг имплантата чрезвычайно сложный процесс и до сих пор не изучен досконально.

Можно выделить три основных направления модификации поверхности металлических имплантатов: морфологические, физико-химические и биохимические.

Одно из важнейших направлений решения проблемы качества имплантации связано с исследованием влияния поверхностного рельефа имплантата на обеспечение механической взаимосвязи между костью и имплантатом в процессе остеоинтеграции. С этой целью исследуют различные способы поверхностной обработки, направленные на создание оптимальной амплитуды и топографии рельефа, включающие механическую обработку, воздушную пескоструйную обработку, плазменное распыление титанового порошка, химическое/электрохимическое травление, лазерную абляцию и комбинацию этих методов.

Большое внимание уделяется также созданию пористых и сильнорельефных поверхностей. Дополнительно к топографическим изменениям рассматриваются возможности модификации физико-химических свойств поверхности имплантатов путем различных технологий. Все эти обработки имеют своей целью формирование биоактивного оксидного слоя на поверхности металла.

Поверхности имплантатов модифицируются также с помощью методов, включающих напыление некоего дополнительного материала в качестве тонкого покрытия или имплантацию энергетических ионов, с целью изменения локальной межатомной связи. Помимо этого, для обеспечения более жизнеспособного перехода от объема к поверхности, могут быть созданы многослойные или функционально переменные структуры.

Исследуются возможности усиления такой связи путем формирования на поверхности металла различных покрытий, например, на основе аморфной керамики, гидроксиапатита (ГКА) или других фосфатов кальция. Эффективность химических связей в таких системах зависит от выхода ионов с поверхности металла, изменения во времени рН параметра на границе раздела кость - имплантат, тончайших структурных изменений поверхности имплантата, выделения гидроксиапатитных преципитатов на поверхности имплантата.