• 1. 上海师范大学生命与环境科学学院(上海 200234);
  • 2. 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室 生物医用材料与组织工程研究课题组(上海 200050);
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目的探索墨鱼骨转化羟基磷灰石多孔陶瓷(cuttlefish bone transformed hydroxyapatite,CB-HA)表面纳米结构的制备与调控,以及不同尺寸纳米结构对成骨细胞黏附、增殖以及 ALP 表达的影响。方法取墨鱼骨制备成直径 10 mm、厚 2 mm 的注水骨片后分为 4 组,分别与不同浓度磷源溶液混合,置于水热釜,放入烘箱于 120℃ 反应 24 h 后,组 1~3 样品不作处理,组 4 进一步于 1 200℃ 下烧结 3 h,去除表面结构作为对照。采用 X 射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、电感耦合等离子体原子发射光谱分析各组 CB-HA 化学成分,扫描电镜、比表面测试仪、孔隙率测试仪分析其物理结构。取第 4 代 MC3T3-E1 细胞分别与 4 组 CB-HA 共培养,培养 1 d 后扫描电镜观察细胞形态,1、3、7 d 后用 MTT 法分析细胞增殖情况,7、14 d 后用 pNPP 法测试细胞 ALP 表达情况。结果4 组 CB-HA X 射线衍射光谱均见羟基磷灰石的峰形,红外线吸收光谱示红外吸收峰与羟基磷灰石一致,电感耦合等离子体原子发射光谱分析显示钙磷比为 1.68~1.76。扫描电镜观察见组 1~3 CB-HA 表面分别为大、中、小尺寸团簇结构,组 4 表面没有明显纳米结构。4 组 CB-HA 比表面积比较差异有统计学意义(P<0.05),孔隙率比较差异无统计学意义(P>0.05)。与组 4 相比,组 1~3 孔径<50 nm 的微孔更多,并且随着纳米团簇结构尺寸的减小,微孔逐渐增多。与细胞共培养后,扫描电镜及 MTT 检测示,与组 1、4 相比,组 2、3 CB-HA 表面细胞黏附及增殖均更好,并且细胞有更多的 ALP 表达(P<0.05)。结论通过控制磷源溶液中铵根离子浓度能够调控 CB-HA 表面纳米团簇结构的尺寸,并且在 CB-HA 表面引入小尺寸团簇纳米结构能够改善材料的细胞黏附、增殖以及 ALP 表达,这种作用可能与纳米结构引起比表面积增加有关。

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