硅酸盐生物活性玻璃纤维对磷酸钙骨水泥性能的影响OA北大核心

背景:磷酸钙骨水泥的力学性能差、成骨能力弱等问题阻碍了其进一步发展。硅酸盐生物活性玻璃因具有良好的生物活性及成骨能力而备受青睐,同时其纤维结构能够加强材料的力学强度。目的:探究硅酸盐生物活性玻璃纤维复合磷酸钙骨水泥的力学性能、生物相容性及成骨效果。方法:将不同质量百分比(0%,10%,20%)的硅酸盐生物活性玻璃纤维分别加入磷酸钙骨水泥固相中,与液相混合后固化48 h,得到磷酸钙骨水泥与硅酸盐生物活性玻璃纤维复合磷酸钙骨水泥,表征骨水泥的力学性能、凝固时间及离子析出情况。将3组骨水泥浸提液分别与MC3T3-E1细胞共培养,通过CCK-8检测、活死染色、鬼笔环肽染色评估材料的细胞相容性;成骨诱导后,通过碱性磷酸酶染色、茜素红染色、RUNX2免疫荧光染色及RT-PCR检测评估材料的成骨诱导能力。结果与结论:①随着硅酸盐生物活性玻璃纤维含量的增加,骨水泥的抗压强度与抗弯强度均升高,凝固时间延长;将骨水泥浸泡于模拟体液中均可检测到硅离子、钙离子、磷离子析出,并且随着硅酸盐生物活性玻璃纤维含量的增加,骨水泥释放的硅离子、磷离子质量浓度升高,钙离子质量浓度降低;②活死染色、鬼笔环肽染色结果显示,硅酸盐生物活性玻璃纤维复合磷酸钙骨水泥对MC3T3-E1细胞无毒性作用;CCK-8检测结果显示,硅酸盐生物活性玻璃纤维复合磷酸钙骨水泥可促进MC3T3-E1细胞的增殖;③随着骨水泥中硅酸盐生物活性玻璃纤维含量的增加,MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶活性及细胞外钙沉积均增加,RUNX2蛋白表达增加,碱性磷酸酶、骨钙素、骨桥蛋白、RUNX2 mRNA表达增加;④结果表明,硅酸盐生物活性玻璃纤维可增强磷酸钙骨水泥的力学性能与成骨诱导能力,其中以20%硅酸盐生物活性玻璃纤维的效果更明显。