鋅修飾的硅酸鈣生物陶瓷涂層對MC3T3-E1細胞生物學影響的實驗研究.pdf

1、研究目的：
　　 用等離子噴涂的方法對鈦及鈦合金表面進行改性以提高植入體與骨組織整合的能力的研究是目前骨科學研究的熱點之一。羥基磷灰石涂層（HA）是目前研究的熱點，且已應用于臨床。但由于HA的易降解性及與鈦基體結(jié)合強度不高等原因?qū)е屡R床長期效果欠佳。因此，目前研究的重點在于探索一種具有優(yōu)越的生物活性、化學穩(wěn)定性好及結(jié)合強度高的生物涂層材料。本研究制備了一種鋅修飾硅酸鈣生物陶瓷涂層，然后對該材料的成骨細胞相容性進行評價，并進一步檢

2、測該涂層材料對MC3T3-E1細胞粘附、增殖、分化及鈣化的生物學影響。為進一步探討其作為新型骨植入體材料在臨床骨科中的應用奠定實驗基礎。
　　 研究方法：
　　 以硝酸鈣、硝酸鋅及正硅酸乙酯為原料，采用溶膠-凝膠法制備鋅修飾硅酸鈣陶瓷粉體，根據(jù)特定參數(shù)采用大氣等離子噴涂系統(tǒng)（APS）進行等離子噴涂獲得鋅修飾的硅酸鈣陶瓷涂層。通過X 線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）等觀察制備好的原材料粉末及涂層材料并進行物相分析及觀察

3、涂層表面形貌及特征；根據(jù)細胞毒性試驗評價材料的生物安全性；將MC3T3-E1細胞分別接種在三組材料（鋅修飾硅酸鈣涂層、硅酸鈣涂層及未涂層純鈦金屬片）上進行培養(yǎng)4、8、12h，然后觀察各組材料對細胞的粘附影響，培養(yǎng)24h后用掃描電鏡（SEM）觀察細胞的粘附及伸展情況；材料對MC3T3-E1增殖能力的影響是在細胞與各組材料共培養(yǎng)1、4、7、14d后采用MTT 法及共聚焦顯微鏡進行檢測；材料對MC3T3-E1細胞分化功能的影響采用酶聯(lián)免疫吸附

4、測定法（enzyme-linked immunosorbent assay;ELISA）檢測ALP、COL-I及BGP的表達，并通過茜素紅染色的方法觀察材料對成骨細胞鈣化的影響。
　　 結(jié)果：
　　 1、鋅修飾硅酸鈣生物陶瓷材料的成份是以Ca2ZnSi2O7為主及少量的Ca2SiO4與CaSiO3的生物陶瓷，該材料的原始粉體與等離子涂層后色組成成份無明顯改變；
　　 SEM 觀察該涂層表面較粗糙，凹凸不平，顆粒大

5、小約60-120um；ICP 結(jié)果顯示該材料能釋放鈣離子（96.60±6.37ppm）、硅離子（39.03±6.29ppm）及鋅離子（9.05±0.79ppm），并具有比硅酸鈣涂層更好的化學穩(wěn)定性；細胞毒性實驗顯示鋅修飾的硅酸鈣陶瓷涂層材料無毒性，生物相容性好。
　　 2、鋅修飾硅酸鈣涂層材料具有比硅酸鈣涂層及未涂層純鈦金屬片更好的粘附（P＜0.05）及支持細胞伸展的能力；能明顯促進MC3T3-E1細胞的早期粘附、增殖以及晚期增

6、殖的作用（P＜0.05）；MC3T3-E1細胞在鋅修飾硅酸鈣涂層材料上的增值率及粘附率高于硅酸鈣涂層材料，說明鋅離子的存在更有利于細胞的粘附與增殖，具有更好的細胞相容性。
　　 3、鋅修飾硅酸鈣陶瓷涂層材料能促進、增強堿性磷酸酶（ALP）的活性（P＜
　　 0.05）及I 型膠原（COL-I）、骨鈣素（BGP）早期與晚期合成（P＜0.05）；能促進成骨細胞的早期鈣化；具有比硅酸鈣涂層更好的分化及鈣化能力。