Silica nanoparticles (SiNPs) have been utilized to construct bioactive nanostructures comprising surface topographic features and bioactivity that enhances the activity of bone cells onto titanium‐based implants. However, there have been no previous attempts to create microrough surfaces based on SiNP nanostructures even though microroughness is established as a characteristic that provides beneficial effects in improving the biomechanical interlocking of titanium implants. Herein, a protein‐based SiNP coating is proposed as an osteopromotive surface functionalization approach to create microroughness on titanium implant surfaces. A bioengineered recombinant mussel adhesive protein fused with a silica‐precipitating R5 peptide (R5‐MAP) enables direct control of the microroughness of the surface through the multilayer assembly of SiNP nanostructures under mild conditions. The assembled SiNP nanostructure significantly enhances the in vitro osteogenic cellular behaviors of preosteoblasts in a roughness‐dependent manner and promotes the in vivo bone tissue formation on a titanium implant within a calvarial defect site. Thus, the R5‐MAP‐based SiNP nanostructure assembly could be practically applied to accelerate bone‐tissue growth to improve the stability and prolong the lifetime of medical implantable devices.

中文翻译：

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硅藻启发的二氧化硅纳米结构涂层，具有可控的微粗糙度，使用工程化的贻贝蛋白胶水可加速钛基植入物的骨生长。

二氧化硅纳米颗粒（SiNPs）已用于构建具有表面形貌特征和生物活性的生物活性纳米结构，可增强骨骼细胞在钛基植入物上的活性。然而，尽管建立了微粗糙度作为在改善钛植入物的生物力学互锁方面提供有益效果的特征，但以前没有进行过基于SiNP纳米结构产生微粗糙度表面的尝试。在本文中，提出了一种基于蛋白质的SiNP涂层作为促进骨的表面功能化方法，以在钛植入物表面上产生微粗糙度。生物工程重组贻贝粘附蛋白与可沉淀二氧化硅的R5肽（R5-MAP）融合，可通过在温和条件下通过SiNP纳米结构的多层组装来直接控制表面的微粗糙度。组装的SiNP纳米结构以粗糙度依赖的方式显着增强了成骨细胞的体外成骨细胞行为，并促进了颅骨缺损部位钛植入物上的体内骨组织形成。因此，基于R5-MAP的SiNP纳米结构组件可实际用于加速骨组织生长，以提高稳定性并延长医疗可植入设备的寿命。组装的SiNP纳米结构以粗糙度依赖的方式显着增强了成骨细胞的体外成骨细胞行为，并促进了颅骨缺损部位钛植入物上的体内骨组织形成。因此，基于R5-MAP的SiNP纳米结构组件可实际用于加速骨组织生长，以提高稳定性并延长医疗可植入设备的寿命。组装的SiNP纳米结构以粗糙度依赖的方式显着增强了成骨细胞的体外成骨细胞行为，并促进了颅骨缺损部位钛植入物上的体内骨组织形成。因此，基于R5-MAP的SiNP纳米结构组件可实际用于加速骨组织生长，以提高稳定性并延长医疗可植入设备的寿命。