锌修饰硅酸钙陶瓷涂层与骨整合

背景:前期实验在钛基材表面制备了锌修饰硅酸钙陶瓷涂层,具有良好的化学稳定性及抗菌性能。目的:进一步观察锌修饰硅酸钙陶瓷涂层对骨整合的影响。方法:将锌修饰硅酸钙陶瓷涂层钛片(实验组)、硅酸钙陶瓷涂层钛片(对照组)及纯钛片(空白对照组)分别与前成骨细胞MC3T3-E1共同培养,检测细胞的黏附、增殖、钙化及Ⅰ型胶原和骨钙素表达。将上述3组材料分别置入新西兰大白兔股骨内,置入后1.5个月观察骨质增生及植入体与宿主骨整合情况。结果与结论:(1)体外实验:培养12 h,实验组黏附细胞数量多于对照组、空白对照组(P<0.05);培养14 d,实验组细胞增殖活性、钙结节形成能力强于对照组、空白对照组(P<0.05);培养21 d,3组细胞Ⅰ型胶原表达无差异,但实验组骨钙素表达高于对照组、空白对照组(P<0.05)。(2)体内实验:实验组骨质增生明显,涂层材料与骨界面直接接触,界面间可见新骨生成,纤维组织分隔较少;对照组可见少量骨质增生,空白对照组几乎不见骨质增生,且两组植入体表面小部分区域与宿主骨接触,大部分区域与周围的骨小梁之间有纤维组织分隔。(3)结果表明,锌修饰硅酸钙陶瓷涂层可促进钛种植体与宿主骨整合。

锌修饰硅酸钙生物陶瓷涂层的体外生物相容性研究

目的研究锌修饰硅酸钙生物陶瓷涂层的体外生物相容性,为该涂层临床应用的可行性提供实验依据。方法检测该涂层的物理表征;检测该涂层浸提液的离子浓度;用不同稀释比例的浸提液培养MC3T3-E1细胞,观察细胞形态,MTT法检测细胞相对增殖率,并检测细胞凋亡水平;测定溶血率。结果该涂层浸泡72 h后,浸提液中钙、硅、锌离子浓度均明显升高;用不同稀释比例的浸提液培养的MC3T3-E1细胞都表现出正常的细胞形态,其中3.125%、6.25%组细胞量较多,相对增殖率高于阳性对照组,且细胞凋亡率低于阳性对照组(完全培养基);随浸提液浓度增加,可对细胞增殖产生轻度抑制作用,凋亡率逐渐升高;溶血试验结果显示,该涂层浸提液的溶血率为0.5%。结论锌修饰硅酸钙生物陶瓷涂层没有细胞毒性、生物相容性好,具有作为骨植入体及其他生物材料表面改性的生物学基础。

硅酸钙生物陶瓷对牙髓细胞体外增殖分化的影响

目的：应用硅酸钙（CaSiO3，CS）生物陶瓷作用于人牙髓细胞（human dental pulp cells，hDPCs），研究其对hDPCs增殖及向成牙本质细胞方向分化的影响。方法：从年轻健康患者（18～20岁）拔除的智齿或前磨牙牙髓组织中获取hDPCs进行培养。将质量浓度为0．2g／mL的CS浸提液按1／2、1，4、1／8、1／16、1／32、1／64和1／128倍比稀释后作用于hDPCs。MTY实验检测不同质量浓度CS浸提液对hDPCs增殖的影响，进而筛选出最佳浓度。以最佳质量浓度（1／64倍比稀释）CS浸提液培养hDPCs2、4d后，Real．TimePCR检测以下hDPCs成牙本质相关基因的表达：牙本质涎磷蛋白（dentin sialophosphopmtein，DSPP）、牙本质基质蛋白－1（dentin matrix protein1，DMP．1），I型胶原（collagen tvpeI，COL-I）、骨钙蛋白（osteocalcin，OCN）、骨桥蛋白（osteopontin，OPN）；培养7、14d后碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）染色及半定量检测ALP活性。结果：最佳质量浓度（1／64倍比稀释）cs浸提液能够促进hDPCs的增殖，对牙髓细胞DSPP、DMP-1、COL-1、OPN等成牙本质相关基因的表达有较为明显的促进作用。ALP染色及半定量分析显示该浓度的CS浸提液能够提高hDPCs分泌ALP的活性。结论：最佳质量浓度（1／64倍比稀释）CS浸提液能够明显促进hDPCs的增殖，提高成牙本质相关基因的表达，进而促进hDPCs向成牙本质细胞方向分化，为后期hDPCs结合CS支架材料进行牙本质再生的研究打下基础。

多孔硅酸钙/明胶复合支架制备工艺及力学性能研究

针对可控复杂孔隙结构的多孔生物陶瓷支架难以通过传统方法制备、强度低、脆性大等问题,提出了一种将光固化工艺和渗透明胶工艺相结合的方法,制备了具有优异力学性能的多孔硅酸钙/明胶复合支架。通过扫描电子显微镜研究了不同明胶质量浓度复合支架的微观结构,探讨了明胶溶液质量浓度对多孔硅酸钙/明胶复合支架Z向和X-Y向力学性能的影响规律。结果表明:渗透明胶后,明胶填充了支架的部分微观孔隙并涂覆在支架表面。当明胶质量分数为5%和7.5%时,试样宏观孔隙连通性较好,强度和韧性得到了明显提高。此质量浓度范围下复合支架仍存在各向异性,在Z向的压缩强度提高了0.63~1.67倍,最高达到5.91 MPa,应力能密度提高了0.84~1.77倍,最高达到530×10^(4) J/m^(3);X-Y向的压缩强度提高了1.56~2.07倍,最高达到10.01 MPa,应力能密度提高了1.51~3.33倍,最高达到10.75×10^(4) J/m^(3)。因此,明胶质量分数为5%~7.5%是制备多孔硅酸钙/明胶复合支架的合适浓度。