硅酸盐基-Cu/Mg生物活性陶瓷促进成骨细胞的成骨性能

背景:硅酸盐生物陶瓷作为组织工程骨支架时促成骨能力不足。研究发现铜、镁等人体所必需微量元素对成骨细胞和成血管细胞具有明显的诱导、刺激作用。目的:探讨掺杂铜、镁元素的多元硅酸盐生物活性陶瓷对成骨细胞增殖和成骨性能的影响。方法:将铜、镁加入硅酸盐生物活性陶瓷中,采用溶胶-凝胶法制备掺铜硅酸盐生物陶瓷、掺镁硅酸盐生物陶瓷与掺铜镁硅酸盐生物活性陶瓷(陶瓷中铜、镁的摩尔百分比均为5%),分别记为CS-5Cu、CS-5Mg、CS-5Cu/5Mg,以硅酸盐生物活性陶瓷为对照(记为CS),利用X射线衍射、傅里叶红外光谱对样本进行表征,检测生物陶瓷表面析晶情况。将成骨细胞分别与4组陶瓷共培养24 h,分析成骨细胞的增殖指数、碱性磷酸酶分泌量、骨桥蛋白和骨钙素基因表达及黏着斑和肌动蛋白表达。结果与结论:①陶瓷矿化结晶能力大小顺序为:CS-5Cu>CS>CS-5Cu/5Mg>CS-5Mg;②成骨细胞增殖指数的大小顺序为:CS-5Cu/5Mg>CS-5Cu≈CS-5Mg>CS;③碱性磷酸酶分泌量的大小顺序为:CS-5Cu/5Mg>CS-5Cu≈CS-5Mg>CS;④骨桥蛋白和骨钙素基因表达的高低顺序为:CS-5Cu/5Mg>CS-5Cu≈CS-5Mg>CS;⑤黏着斑和肌动蛋白表达多少的顺序为:CS-5Cu/5Mg>CS-5Cu≈CS-5Mg>CS;⑥结果表明,掺铜或掺镁硅酸盐生物活性陶瓷可促进成骨细胞的增殖、成骨相关基因表达及其黏附与铺展,且同时掺入两种离子硅酸盐生物活性陶瓷的促进效果最明显。

掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷骨水泥的制备与性能表征

骨肉瘤是一种常见的恶性骨肿瘤,常通过手术切除进行治疗。但术后造成的骨缺损难以自愈,残余肿瘤细胞还会增加复发可能性。本研究开发了一种用于修复骨缺损和协同治疗骨肉瘤的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷骨水泥。首先通过溶胶–凝胶法结合固态反应制备了可作为光热剂和药物载体的掺钕介孔硼硅酸盐生物活性玻璃陶瓷微球(MBGC-xNd),然后将微球与海藻酸钠(SA)溶液混合制备了可同时进行光热治疗和化学治疗的可注射骨水泥(MBGC-xNd/SA)。结果表明掺Nd^(3+)赋予微球可控的光热性能,负载阿霉素(DOX)的微球显示出持续的药物释放行为。此外,载药骨水泥的药物释放量随着温度的升高而显著增加,说明光热疗法产生的热量可促进DOX释放。体外细胞实验结果表明,MBGC-xNd/SA具有良好的促成骨活性,并且光热–化学联合疗法对MG-63骨肉瘤细胞起到了更显著的杀伤作用,表现出协同效应。因此,MBGC-xNd/SA作为一种新颖的多功能骨修复材料,在骨肉瘤的术后治疗方面具有良好的应用前景。