镁蔷薇辉石的生物活性

第27卷第1期2007年2月桂林工学院学报JournalofGuilinUniversityofTechnologyVoI．27No．1Feb．2oo7文章编号：1006—544X(2007)01—097—05镁蔷薇辉石的生物活性欧俊，尹光福，朱宏扬，陈显春，吴江(1．四川大学材料科学与工程学院，成都610064；2．桂林工学院材料与化学工程系，广西桂林541004)摘要：用溶胶一凝胶法制备出纯相镁蔷薇辉石(Ca，MgSiO。)陶瓷，通过模拟体液浸泡和体外成骨细胞共培养对其体外生物活性进行了研究．XRD、SEM和EDS的结果表明，该陶瓷在模拟体液浸泡7d后就在其表面沉积有碳酸羟基磷灰石(CHA)，浸泡14d后其表面出现呈蠕虫状结构结晶较好的碳酸羟基磷灰石．材料与细胞的共培养试验表明：与磷酸三钙(B—TCP)对比，该陶瓷更能促进成骨细胞的贴壁、黏附和铺展．关键词：镁蔷薇辉石陶瓷；生物活性；碳酸羟基磷灰石；成骨细胞中图分类号：TB321；TB34文献标志码：A理想的骨修复替代材料首先要求具有良好的生物相容性，同时要求能适应机体的生理要求．目前的研究证明¨，含Ca和Si的生物玻璃和玻璃陶瓷具有良好的力学性能和生物活性，在人体硬组织修复领域具有广阔的应用前景．钙硅镁生物玻璃体系中的主要物相硅灰石(CaSiO)和透辉石(CaMgSi：O)具有生物活性，植人兔骨内能与宿主骨形成紧密的骨性结合，而作为该钙硅镁玻璃陶瓷体系中的另一主要物相镁蔷薇辉石(Ca，MgSi：O)的研究却很少．镁蔷薇辉石与透辉石在组成上相似，也是一种含Ca，Mg和si的硅酸盐复合氧化物，因此有人推测镁蔷薇辉石有可能也具有生物活性¨．因此，镁蔷薇辉石是否可用于人体硬组织修复材料是一个仍需探索的课题．本文采用溶胶一凝胶法合成并制备出纯相镁蔷薇辉石粉体，通过模拟体液(simulatedbodyfluid，SBF)浸泡试验、成骨细胞相容性试验，对其体外生物活性进行研究．1实验1．1样品制备以四水合硝酸钙(Ca(NO，)：·4H：O)、六水合硝酸镁(Mg(NO，)：·6H：O)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料，硝酸(1：3)为催化剂，采用溶胶一凝胶法合成镁蔷薇辉石，并在1480oC煅烧2h，球磨筛分得到平均粒径3m的粉体．以聚乙烯醇水溶液(PVA)为粘结剂，在20MPa的轴向压力下，将上述所得粉体压制成尺寸为qblOmm×2．5mm圆片．再将样品冷等静压(200MPa)成型以提高初坯致密度．最后将样品在1480oC下烧结2h，自然冷却到室温．1．2模拟体液浸泡参照Kokubo的方法配置模拟体液(SBF)¨](表1)，用盐酸将SBF调节至pH为7．4，将圆片镁蔷薇辉石浸泡在125mL小瓶模拟体液中，37．5℃表1实验用SBF配方Table1ReagentsforpreparingSBF收稿日期：2006—03—21基金项目：国家“863”项目(2002A326080)；教育部优秀青年教师基金(2002123)；四川省杰出青年基金(2001—2)资助项目作者简介：欧俊(1963一)，男，博士研究生，副教授，研究方向：生物活性陶瓷材料．通讯作者：尹光福，教授，E—mail：nic0700@SCU．edu．en．维普资讯http://www.cqvip.com桂林工学院学报2007正下浸泡3、7和14d，浸泡完毕，试样从模拟体液中滤出，再用二次去离子水清洗3次，50qC下干燥24h．陶瓷的表面和断面微结构用XRD、SEM观察，并对断面的si、Ca、Mg和P元素分布作EDS线分析．1．3成骨细胞的相容性实验中采用的是出生2d内的SpragueDawley(SD)大鼠的第3代颅骨成骨细胞(在华西基础医学院进行)．将镁蔷薇辉石和B-TCP圆片(本实验室自制)在110oC水蒸气中高温高压灭菌30rain，然后移人至24孔培养板中，取消化第3代的成骨细胞，与含10％(体积分数，本文所有百分数含量均如此)的小牛血清RPMI1640细胞培养液配置成2．4×10个细胞／mL的细胞悬液，以2×10个／片的密度接种于陶瓷圆片上，在半湿状态下保持30rain后，每孑L中加人1mLRPMI1640培养液，于37qC，5％CO气氛及饱和湿度条件下分别培养1、3、5和7d．分别于各个培养时间点将样品从培养板中取出，甲醇固定10min，Giemsa染色，在显微镜上测察并对细胞计数(单位面积上细胞数，细胞／cm)．每组采用4个平行样．1．4细胞形态电镜观察分别于培养第3和第7d取出24孔板内的材料，PBS洗3次后，2．5％戊二醛固定，50％～100％的乙醇梯度脱水，CO：临界点干燥，喷金，日立S一450型扫描电镜扫描观察．1．5统计学研究数据采用Studentst—test分析(双尾分析)，样本n≥4，P为显著性水准，P