β-磷酸三钙-羟基磷灰石-氧化石墨烯复合材料的细胞相容性及其成骨能力检测

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由于人口增加,越来越多不同肉类和肉制品消费的同时,也带来了大量的动物骨副产物,全球动物骨废物普遍增加。但每年都有大量的动物骨都被用于加工低端产品或直接被遗弃,使得这一资源未得到有效利用,造成大量浪费。近年来随着畜牧业的快速发展,将废弃动物骨作为异种骨用来研究骨修复材料被认为是一种可持续的策略。异种、异体骨修复材料主要通过煅烧法来去除其免疫原性,同时保留骨的良好成骨诱导性。不同煅烧条件下,其主要构成成分略有不同,主要分为高纯度的羟基磷灰石和β-磷酸三钙。目的:探讨由β-磷酸三钙(β-TCP)、羟基磷灰石(HA)以及氧化石墨烯(GO)合成的β-TCP/HA/GO复合材料对小鼠胚胎成骨细胞前体细胞MC3T3-E1的细胞相容性评价,以及对其体外成骨诱导分化能力的影响,为异种骨修复材料的探索提供新的观点。方法:1、将新鲜的胎牛松质骨通过马弗炉经二次不同温度高温煅烧处理,获得β-TCP材料,再将β-TCP材料浸泡在HA-GO复合材料溶液中,经HA和GO修饰,最终分别获得β-TCP材料、HA-GO复合材料和β-TCP/HA/GO复合材料;2、通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、x射线能谱仪(EDX)等,检测复合材料的主要组成成分,获取复合材料的基本特征,为后续试验提供数据支撑;3、体外培养MC3T3-E1细胞,MTT试剂盒验证材料的体外细胞毒性;鬼笔环肽染色以及通过计算MC3T3-E1细胞在材料上的粘附率检验复合材料的生物相容性;4、采用茜素红染色、碱性磷酸酶(ALP)试剂盒、RT-QPCR以及Western Blot检测MC3T3-E1向成骨细胞分化的情况,揭示复合材料诱导成骨分化的能力。结果:新鲜的胎牛松质骨通过马弗炉经二次不同温度高温煅烧处理获得成分为β-TCP的材料,经HA和GO修饰,最终获得β-TCP/HA/GO复合材料,β-TCP/HA/GO材料的弹性模量与β-TCP材料相比差异性显著(0.01<P<0.05);体外MC3T3-E1细胞试验表明,材料均具有无毒性,且具有较好的生物相容性;β-TCP/HA/GO材料和HA-GO材料与β-TCP材料相比,MC3T3-E1中的ALP表达活性显著性增加(P<0.01);β-TCP/HA/GO材料与HA-GO材料和β-TCP材料相比相关成骨基因表达显著性增加(P<0.01)。结论:β-TCP/HA/GO材料是一种具有良好的力学性、细胞相容性和成骨诱导性复合材料,本试验为β-TCP/HA/GO复合材料是否可作为骨修复材料提供了依据,为废弃动物骨这一资源的利用提供了新思路。
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