纳米含硅羟基磷灰石的制备及其细胞相容性研究

论文摘要

由于与人体骨组织具有相似的无机成分,羟基磷灰石（HA）是一类公认的具有良好生物相容性及骨诱导性的生物活性陶瓷材料。植入体内后,HA材料表面游离出的钙磷能与人体骨骼组织形成化学键合,从而生长出新的组织。近年来众多研究表明,将硅掺入HA的晶格中能有效的提高其生物活性。脯氨酰羟化酶是胶原合成中的关键酶,该酶的活性直接反应了胶原生物合成的速度。本实验以醋酸硅（Si（OCOCH3）4）,醋酸钙（Ca（OCOCH3）2?H2O）,磷酸氢二铵（（NH4）2HPO4）为原料,采用化学沉淀法制备了各种取代度的含硅纳米羟基磷灰石（Si-HA）。该方法假定掺入的硅酸根替代磷酸根,合成的Si-HA化学方程式为Ca10（PO4）6-x（SiO4）x（OH）2-x,其化学计量比Ca/（P+Si）=1.67。分别用红外光谱仪（FTIR）、X射线荧光光谱仪（XRF）、透射电镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）对Si-HA的晶相、结构、化学组成和形貌进行分析和表征。实验结果表明硅酸根替代部分磷酸根进入HA晶格,使HA的结构和晶胞参数发生变化,得到了含有少量CO32-的纳米Si-HA。为进一步研究Si-HA的细胞相容性及其在生物矿化中的作用,我们将SD大鼠骨髓间充质干细胞（MSC）于不同质量分数的Si-HA浸提液中进行体外培养,MTT法测定细胞增殖曲线;共聚焦显微镜观察脯氨酰羟化酶在细胞内的分布,酶联免疫吸附实验检测细胞大鼠脯氨酰羟化酶（P4H）活性。实验结果表明,Si-HA粉体材料浸提液能促进MSC的生长,表明Si-HA具有良好的细胞相容性。同时,脯氨酰羟化酶活性相较于HA组亦有大幅度提高,暗示Si-HA促进骨愈合的分子机制与该酶有关。为研究Si-HA的支架性能,我们采用石蜡微球法制成Si-HA多孔支架,并对其力学性能和细胞相容性进行评价。结果表明该支架具有良好的孔隙率和细胞相容性,但其力学性能有待提高。实验研究结果表明,Si的掺入使HA具有更好的生物活性和细胞相容性,且能提高胶原合成关键酶脯氨酰羟化酶的活性,从而促进骨愈合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 含硅羟基磷灰石研究现状
• 1.3 生物矿化
• 1.4 本论文研究目的及内容
• 2 含硅羟基磷灰石的制备与表征
• 2.1 材料和方法
• 2.2 结果分析
• 2.3 本章讨论
• 2.4 本章小结
• 3 含硅羟基磷灰石的细胞相容性研究
• 3.1 材料和方法
• 3.2 结果分析
• 3.3 本章讨论
• 3.4 本章小节
• 4 含硅羟基磷灰石多孔支架的制备及其细胞相容性实验研究
• 4.1 材料和方法
• 4.2 结果分析
• 4.3 本章讨论
• 4.4 本章小节
• 5 全文总结
• 5.1 主要研究成果
• 5.2 论文的特色与创新点
• 5.3 问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表的论文目录
• 附录2 英文缩写词表