载锌功能化多壁碳纳米管/壳聚糖复合支架的制备与性能评价

背景:单纯使用壳聚糖作为骨组织工程支架时机械性能较差,在骨缺损区不能有效承重,因此,许多学者尝试开发多壁碳纳米管/壳聚糖骨组织工程支架。目的:构建载锌功能化多壁碳纳米管/壳聚糖复合支架,测试其力学性能、抗菌活性与细胞相容性。方法:(1)采用"混酸法"制备功能化多壁碳纳米管;将壳聚糖、功能化多壁碳纳米管溶液(功能化多壁碳纳米管质量分数0.5%)与不同浓度的Zn SO4·7H2O(锌质量分数分别0.2%、1%、2%)混合,制备载锌功能化多壁碳纳米管/壳聚糖复合支架,检测纯壳聚糖支架及载锌功能化多壁碳纳米管/壳聚糖复合支架的表面硬度及拉伸强度;(2)采用抑菌圈实验检测纯壳聚糖支架及载锌功能化多壁碳纳米管/壳聚糖复合支架对金黄色葡萄球菌或大肠杆菌的抑制作用;(3)采用载锌功能化多壁碳纳米管/壳聚糖复合支架浸提液培养小鼠成骨细胞MC3T3-El,培养1,2,3 d后,采用MTT法检测细胞增殖,计算细胞相对增殖率,评价细胞毒性。结果与结论:(1)3组载锌功能化多壁碳纳米管/壳聚糖复合支架的表面硬度、拉伸强度均高于纯壳聚糖支架(P<0.05),3组载锌功能化多壁碳纳米管/壳聚糖复合支架间的表面硬度、拉伸强度比较差异无显著性意义;(2)3组载锌功能化多壁碳纳米管/壳聚糖复合支架对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌性能均高于纯壳聚糖支架(P<0.05),且抗菌性能随着复合支架中锌质量分数的增加而增强;(3)含锌质量分数0.2%、1%的载锌功能化多壁碳纳米管/壳聚糖复合支架无细胞毒性;(4)结果表明,含锌质量分数1%的载锌功能化多壁碳纳米管/壳聚糖复合支架具有良好的力学性能、抗菌活性及细胞相容性。

载锌多壁碳纳米管/壳聚糖复合材料成骨性能的研究

目的:探究载锌多壁碳纳米管/壳聚糖复合材料上的锌离子是否有促进成骨细胞增殖和分化的作用,以及该材料上锌离子的适宜浓度。方法:制备载有不同含量锌离子的多壁碳纳米管/壳聚糖复合材料,并用扫描电镜观察。其中,0.2%(质量百分数)锌含量的复合材料为低锌组,1%(质量百分数)锌含量的复合材料为中锌组,2.5%(质量百分数)锌含量的复合材料为高锌组,不含锌的复合材料为对照组。将MC3T3-E1细胞接种于4种材料表面进行培养,分别用MTT法、碱性磷酸酶试剂盒、ELISA法、激光共聚焦显微镜检测MC3T3-E1细胞在复合材料上的增殖量、碱性磷酸酶活性、骨钙素水平、细胞形态。结果:扫描电镜观察到该材料具有大量孔隙结构;mtt检测中24h、48h、72h时,中锌组细胞增值量高于对照组(P<0.05),低锌组细胞增值量与对照组无明显差距,高锌组细胞增值量小于对照组(P<0.05);碱性磷酸酶活性检测中24h、48h、72h时,中锌组高于对照组(P<0.05),低锌组与对照组无明显差距,高锌组小于对照组(P<0.05);骨钙素水平检测中48h时,中锌组骨钙素浓度高于对照组(P<0.05),低锌组骨钙素浓度与对照组无明显差距,高锌组骨钙素浓度小于对照组(P<0.05);激光共聚焦观察到,在细胞接种48h后,中锌组细胞伸展情况最好,低锌组细胞伸展情况较中锌组差,高锌组细胞伸展较差并且有部分细胞皱缩,对照组细胞伸展情况与低锌组无明显差异。结论:中锌组复合材料更有利于MC3T3-E1细胞的增殖和分化。

多壁碳纳米管/壳聚糖支架材料的制备与生物相容性研究

目的:探讨多壁碳纳米管/壳聚糖支架材料(multiwalled carbon nanotube/chitosan scaffolds,MT/CS)的制备方法及其结构、力学性能与生物相容性。方法:采用"溶液共混法"联合"冷冻干燥法"分别制备出含0.1%MT,0.5%MT、1%MT的MT/CS复合支架,对照组采用纯CS支架,应用扫描电镜(SEM)观察支架材料的微观形态,纳米压入仪检测材料的表面硬度,电子万能测验机测试拉伸强度,广角X射线衍射仪(XRD)观察MT对CS晶体结构的影响,小鼠成骨样细胞(MC3T3-El)接种于材料,利用MTT法评价材料的生物相容性。结果:制备的MT/CS支架具有三维微孔结构,孔径在50μm-150μm之间,三组MT/CS材料的表面硬度和拉伸强度显著高于纯CS,差异有统计学意义(P<0.05),且随着MT含量的增加,材料的表面硬度和拉伸强度逐渐增高。MT的加入未对CS晶体产生明显影响。0.1%MT/CS和0.5%MT/CS支架的细胞增值率较纯CS高,1%MT/CS支架的细胞增值率较纯CS小。结论:0.5%MT/CS支架的力学性能及生物相容性较优且具有良好的微观结构,具有应用前景。