复合锶离子对光交联海藻酸盐水凝胶的影响

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目的:在光交联海藻酸盐水凝胶支架中复合锶离子,探究其机械和生物学性能变化。
  材料与方法:在甲基丙烯酸酯化海藻酸盐形成光交联水凝胶后,分别浸泡于不同浓度(0, 10, 30, 50, 80, 100 mmol/L)锶离子溶液中维持30分钟,制备携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶,然后测量其溶胀率、降解率、弹性模量,并用扫描电镜和能谱仪分析材料表面形态和元素,傅里叶红外光谱仪分析水凝胶的功能基团变化。使用Live/Dead染色和CCK-8测试水凝胶的细胞毒性;然后将MC3T3-E1细胞分别接种于不同浓度携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶表面,培养第4小时,Live/Dead染色观察细胞黏附情况;培养第3天,Live/Dead染色观察细胞伸展情况,并检测水凝胶内的细胞增殖情况。用茜素红染色和VonKossa染色来观察体外细胞成骨情况;用碱性磷酸酶试剂盒和BCA蛋白试剂盒来测试水凝胶内细胞碱性磷酸酶活性。
  结果:①扫描电镜显示,随着引入锶离子浓度的升高,光交联海藻酸盐水凝胶的致密程度增加,孔径减小;②能谱仪检测显示,随着引入锶离子浓度的增加,光交联海藻酸盐水凝胶表面锶离子含量递增;③FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy)显示锶离子的引入并不会改变光交联海藻酸盐水凝胶的功能基团;④随着引入锶离子浓度的增加,光交联海藻酸盐水凝胶的溶胀率呈逐渐降低的趋势,降解率也随着逐渐降低,弹性模量呈逐渐升高的趋势;⑤细胞毒性显示,所有浓度锶离子浓度下,细胞均保持较高的活性;⑥随着锶离子浓度的提高,MC3T3-E1细胞在光交联海藻酸盐水凝胶表面的早期黏附率呈递增趋势,细胞伸展越来越好;⑦茜素红染色和VonKossa染色结果看出,随着锶离子浓度的增加,细胞的矿化基质增多;⑧测试碱性磷酸酶活性发现,随着锶离子的浓度增加,碱性磷酸酶活性增加。
  结论:在光交联海藻酸盐水凝胶中引入锶离子,可提高其机械性能,促进细胞的黏附伸展和成骨活性;并能通过改变锶离子的浓度来调整其机械性和生物学性能。
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