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羥基磷灰石球形顆粒表面微形貌構建

2019-12-25

    目前對支架表面微形貌的研究主要集中在支架表面微觀幾何結構, 包括晶粒尺寸、微納尺度孔隙、表面粗糙度及特殊的表面區域等。通過對材料表面微米、納米及微納米多級結構的研究, 發現增大比表面積、改進表面形貌或調節表面電性等手段, 可以影響材料的溶解與再沉積、材料與蛋白質的相互作用, 引導細胞粘附、增殖和分化, 調控植入體組織周圍免疫反應, 從而在骨誘導中起著重要作用[16-18]。但對磷酸鈣生物陶瓷表面微形貌的研究主要集中在通過微加工技術在二維陶瓷平面上制備微納圖案(如溝槽、臺階、凹坑、凸柱等)來觀察細胞效應, 很少針對三維支架本身開展研究, 其主要原因是很難用常規的微加工技術在硬而脆的陶瓷支架表面制作微結構。此外, 目前主要通過改變原料晶粒尺寸、燒結溫度來調控生物陶瓷支架材料的表面微形貌。隨著燒結溫度的降低, 生物陶瓷的微孔數量(孔徑小于10 mm)增加, 當燒結溫度分別為1150℃和1250℃時, HA的微形貌由微孔數量和晶粒尺寸共同決定。但上述方法對同一制備體系中的生物陶瓷支架表面微形貌的調控有限。

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    通過調節溶膠-凝膠體系中羥基磷灰石(HA)粉末和甲殼素(Chitin)的質量比, 制備具有不同表面微形貌的HA球形顆粒。掃描電子顯微鏡(SEM)表征結果顯示: 隨著HA/Chitin質量比從4/1增加到35/1, 球形顆粒的表面微形貌發生了明顯變化, 由粗糙漸趨平滑, 微米級皺褶逐漸減少至消失, 微孔隙率從(35%±0.8%)減少到(10.4%±0.7%)。體外細胞培養的結果表明具有微米級皺褶, 微孔隙率較高的粗糙表面具有引導干細胞鋪展和增殖的作用, 微孔隙率低的平滑表面則具有引導干細胞軸向延伸及骨向分化的趨勢。同時, HA球形顆粒表面微形貌對干細胞表面特征性抗原標志物的表達具有調控作用。

    

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