掺钴羟基磷灰石的制备及体外成骨诱导性能研究.pdf
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1、DOI:10.13876/J.cnki.ydnse.240004第 43 卷 第 1 期2024 年 3 月延安大学学报(自然科学版)Journal of Yanan University(Natural Science Edition)Vol.43 No.1Mar.2024掺钴羟基磷灰石的制备及体外成骨诱导性能研究张子悦,魏晓博,闫凛,朱苏迪,王成,樊晓霞*(延安大学 医学院,陕西 延安 716000)摘要:为优化羟基磷灰石(HAp)在治疗骨缺损时的诱导成骨能力,采用化学沉淀法制备一系列不同Co/Ca摩尔比的掺钴羟基磷灰石(Co-HAp),表征其形貌和结构,并研究其体外成骨诱导能力。结果表明
2、,合成的Co-HAp具有典型的磷灰石结构。Co/Ca摩尔比为0.1%时,Co-HAp的结晶度最低。当Co/Ca摩尔比为0.1%,浸提液浓度为12.5 g/mL时,Co-HAp促BMSCs增殖能力最佳,具有良好的细胞相容性。该浓度下的Co-HAp可使BMSCs的ALP活性增强,钙结节增多,表现出较好的体外成骨诱导能力。该研究可为骨缺损修复领域探索更丰富的修复材料提供理论依据。关键词:掺钴羟基磷灰石;羟基磷灰石;化学沉淀法;细胞增殖;成骨性能中图分类号:R318.08 文献标识码:A 文章编号:1004-602X(2024)01-0045-06天然骨组织具有较好的自我修复能力,但在临界尺寸(长径比
3、0.05)。培养 2 d 后,与对照组相比,0.05Co-HAp和0.01Co-HAp促BMSCs增殖能力较好。培养3 d后,掺杂不同Co2+比例的Co-HAp和HAp的OD值均高于对照组,其中0.1Co-HAp的OD值最高,说明0.1Co-HAp促BMSCs增殖能力最佳。这证实了Co2+的掺入对 BMSCs的增殖有促进作用,且 0.1Co-HAp的促增殖能力最佳。XRD结果表明0.1Co-HAp的结晶度和结晶尺寸在所有Co-HAp样品中最低,Co2+取代Ca2+最完全,这可能是其促BMSCs增殖能力最佳的一个因素20。图4B是BMSCs在不同浓度的0.1Co-HAp浸提液中培养3 d中的CC
4、K-8测定结果。可知培养2 d和3 d后,25 g/mL的0.1Co-HAp浸提液的促BMSCs促增殖能力均高于对照组;培养3 d后,12.5 g/mL的0.1Co-HAp浸提液的促BMSCs增殖能力最强,因此被选为下一阶段的实验浓度,用于测试和比较HAp和0.1Co-HAp的成骨诱导性能。BMSCs在不同样品浸提液中培养3 d的电子显微镜图如图 5 所示。可知 0.1Co-HAp 与 HAp 样品浸提液中的细胞形态与对照组无明显差异,大多数为梭形和多边形,说明0.1Co-HAp和HAp对BMSCs图3不同Co-HAp样品的SEM图图4BMSCs在不同Co-HAp样品浸提液和不同浓度的0.1C
5、o-HAp浸提液中的CCK-8测定结果48第 1 期张子悦 等:掺钴羟基磷灰石的制备及体外成骨诱导性能研究形态几乎无影响。0.1Co-HAp 浸提液中的细胞生长的密度更大,说明掺Co2+的HAp有较好的促细胞增殖能力。因此,制备的0.1Co-HAp有良好的细胞黏附作用,可促进细胞增殖,并使细胞保持良好形态。2.3成骨诱导性图 6为 BMSCs 在不同培养基中培养 14 d后的茜素红染色结果。由图可知,control组未出现红色钙结节,说明 BMSCs 还未成骨分化。induce 组、induce HAp组和induce Co-HAp组均出现了不同数量的红色结节,钙结节数量多少顺序为induce
6、 Co-HApinduce HApinduce,这 说 明 HAp 能 够 诱 导BMSCs成骨分化,而Co2+的掺杂增强了HAp的成骨诱导性能。图 7 为 BMSCs 在不同培养基中的 ALP活性结果,由图 7 可知,ALP 活性按大小排序为induce Co-HAp组induce HAp组induce组control组,即 Co-HAp 的 ALP 活性高于其他各组,此结果同样表明 Co-HAp 比 HAp 具有更强的促 BMSCs 成骨分化能力,证实Co2+的掺杂促进了BMSCs的成骨分化,表现出更优异的成骨诱导性能。茜素红染色实验和ALP活性实验均表明HAp能够促进BMSCs成骨分化,
7、Co2+的掺杂增强了HAp促BMSCs的成骨分化性能,即Co-HAP有望在骨组织缺损修复领域发挥优势。3结论人工生物活性骨修复材料能够促进成骨细胞的增殖和分化,是骨组织缺损修复广泛应用的一类替代材料。本文采用化学沉淀法制备了不同掺钴量的Co-HAp,其具有类似HAp的结构特征,Co/Ca摩尔比为0.1%的Co-HAp的结晶度和结晶尺寸在所有Co-HAp样品中最低。HAp和不同Co2+掺杂比例的Co-HAp样品均能促进BMSCs增殖,而Co2+的掺杂提高了HAp对BMSCs的成骨诱导能力。因此,化学沉淀法合成的Co-HAp有望成为骨替代活性生物材料。参考文献:1 TANG D,TARE R S,
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