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磷酸钙骨水泥(CPC)具有良好的骨传导性,但缺乏骨诱导性和成血管性能。研究表明在骨修复材料中引入硅、镁、锌、锶等微量元素离子,有利于新骨的生成和/或新血管的形成。本文通过在CPC中引入具有促成骨和/或成血管化功能的单一离子和多元离子,研究这些离子对骨水泥理化性能和生物学性能的影响,构建成骨和血管化能力优异的磷酸钙骨水泥骨修复材料,为其更好地应用在骨修复领域做铺垫。为了提高CPC的成骨能力,通过分别在骨水泥中添加可吸收的掺Mn2+的β-磷酸三钙(Mn-TCP)粉体和不同种类的锶盐(Sr-PCCP、SrCO3、SrHPO4、SrSiO3和SrSO4),制备含单元功能性离子Mn2+和Sr2+的CPC。添加Mn-TCP后,骨水泥的凝结时间缩短,但强度和可注射性降低。小鼠骨髓间充质干细胞(mBMSCs)在Mn-TCP/CPC表面能够很好的黏附、增殖、表达ALP活性和成骨相关的基因(Col-I、OC、Runx2)。mBMSCs的行为受到骨水泥吸附BSA蛋白量增加的影响,也受到骨水泥中溶出的Mn2+的影响。Mn2+在合适浓度范围内(<3.6μg/m L)可以显著地促进mBMSCs的黏附、增殖和早期成骨分化能力。引入Sr2+后,骨水泥的凝结时间均显著缩短,抗压强度稍有下降,可注射性明显上升。添加锶盐后,Sr-CPCs的电负性下降,表面粗糙度和微观结构等发生变化,吸附BSA和LSZ蛋白的能力显著提高。与空白骨水泥相比,SrSiO3吸附LSZ的量增加了70.83%。mBMSCs在Sr-CPCs表面展现出更好的黏附铺展行为和活性、更高的增殖能力、ALP活性以及成骨相关基因的表达水平。Sr-CPCs对成骨分化的作用作用跟其缓释的Sr2+浓度相关,也受到Sr2+释放速度的影响。此外,复合SrSiO3的骨水泥还能缓释Si4+,对骨水泥的成骨分化具有更好的促进作用。Si4+还具有促血管化的作用,Mg2+对血管的形成和骨的新陈代谢也具有双重的作用。为了同时提高骨水泥的成骨和成血管能力,通过在骨水泥中复合可降解的掺Sr硅酸钙(Sr-CS)和含镁的硅酸盐(MS,主要为镁黄长石Ake,透辉石Dio和硅酸二镁For),分别制备了含二元功能性离子Sr2+/Si4+和Mg2+/Si4+的CPC。引入Sr和Si后,骨水泥的凝结时间延长,抗压强度和可注射性变化不大,电负性下降,水化后的片状晶体细化,吸附BSA的能力提高。Sr-CS/CPC能够缓慢地溶出Sr2+和Si4+,且Sr2+的溶出量与其含量呈正相关;溶出的离子显著促进mBMSCs的黏附、增殖和成骨分化,促进作用高于只含Si4+的骨水泥的;溶出的Si4+和低含量的Sr2+能够促进人静脐脉内皮细胞(HUVECs)的黏附、增殖和成血管能力。而添加三种MS后,随着它们的含量的增加,骨水泥的凝结时间延长,强度和可注射性都呈先上升后下降的趋势,电负性下降,水化后形成的片状晶体细化,吸附BSA的能力提高。复合10 wt.%的Dio和5 wt.%的For的骨水泥吸附BSA的量都提高约75%。在骨水泥中复合适量的Ake、Dio和For,缓释的Mg2+和Si4+能促进mBMSCs的黏附、增殖和成骨分化,并提高内皮细胞的活性和成血管性能。为了进一步提高骨水泥的成骨和血管化能力,通过将同时掺杂Zn和Sr的CS复合到骨水泥中,制备含Zn2+/Sr2+/Si4+功能性离子的骨水泥。添加(Zn,Sr)-CS后,骨水泥的凝结时间延长,抗压强度和可注射性降低,电负性下降,吸附BSA的能力显著提高。(Zn,Sr)-CS/CPC能够缓慢地释放的Zn2+、Sr2+和Si4+,显著促进mBMSCs的黏附、增殖和成骨分化能力,促进作用明显高于分别含二元离子Sr2+/Si4+和Zn2+/Si4+的骨水泥,也能促进内皮细胞的活性和成血管性能,但其积极作用随着Zn2+和Sr2+的浓度的增加而减弱。