【摘 要】
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珊瑚由于其具有与人体松质骨类似的孔结构和机械性能,适合用作骨植入支架材料。珊瑚的主要成分是文石相碳酸钙,通过控制反应条件,在珊瑚表面生长一层羟基磷灰石(CHAp),可获得一种表面含羟基磷灰石的珊瑚支架材料,赋予其良好的生物相容性。硒(Se)是人体中一种具有抗癌功效的微量元素,Se可以以Se O32-的形式掺入HAp的晶格中,并继续保持抗癌功效,但目前尚未发现珊瑚羟基磷灰石支架掺杂硒元素的研究报道。
【基金项目】
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国家自然科学基金(项目编号:51972120);
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珊瑚由于其具有与人体松质骨类似的孔结构和机械性能,适合用作骨植入支架材料。珊瑚的主要成分是文石相碳酸钙,通过控制反应条件,在珊瑚表面生长一层羟基磷灰石(CHAp),可获得一种表面含羟基磷灰石的珊瑚支架材料,赋予其良好的生物相容性。硒(Se)是人体中一种具有抗癌功效的微量元素,Se可以以Se O32-的形式掺入HAp的晶格中,并继续保持抗癌功效,但目前尚未发现珊瑚羟基磷灰石支架掺杂硒元素的研究报道。因此,本文探究了珊瑚的结构性质及其转化CHAp的影响因素;采用水热法构建了一种具有抗肿瘤功能的多孔骨修复支架材料,结合小角度X射线分析、扫描电子显微镜分析、ICP定量分析、抗压缩试验等表征手段,综合评估硒的掺入量对Se-CHAp支架的性质与掺杂效率的影响,同时对Se-CHAp支架进行生物学评价。具体研究内容如下:含CHAp表面层珊瑚支架转化制备。转化制备分煅烧预处理与水热处理两步。煅烧制度与转化程度呈正相关,600℃是最佳煅烧温度,超过600℃珊瑚将会热分解,同时,最适合珊瑚煅烧的升降温速率与煅烧时间分别为2.5℃/min与1h。通过水热法处理珊瑚,水热温度、溶液p H值等反应条件影响转化进行。水热温度的升高促进转化进行;溶液酸碱度过高或过低都会抑制反应的进行,转化发生的适宜p H值为10。Se掺杂含CHAp表面层珊瑚支架的构建。本文采用水热法转化得到了Se-CHAp支架,且掺杂稳定不易发生离子释放。研究结果表明,水热温度为150℃,Se的掺入量存在上限,过量掺杂会在支架表面产生多余的杂质相导致Se O32-难以进入HAp的晶格结构,定量分析表明,Se/P为0.08时掺杂效率达到峰值,Se/P≥0.1时掺杂量进一步增大不会再对掺杂效率产生影响。机械性能测试结果表明,CHAp支架与0.08Se-CHAp支架的抗压强度与弹性模量在2Mpa-9Mpa与200Mpa-400Mpa的范围内,在人体松质骨的机械性能参数范围内。珊瑚支架的生物性能评价。本文通过正常细胞h BMSc与骨肉瘤细胞系143B对Se-CHAp的生物相容性与抗肿瘤性能进行了评价。研究结果表明,Se/P≤0.05时细胞毒性不明显,Se/P达到0.08时显现出细胞毒性,Se-CHAp具有明显的抑制肿瘤细胞增殖的效果,其抗肿瘤性能与掺杂含量呈正相关。
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