A stronciumtartalom hatása az Mg-adalékolt wollastonit biokerámiai állványok tulajdonságaira

Absztrakt

Háttér

A csontállvány az egyik leghatékonyabb módszer a csonthibák kezelésére. A csontszövet ideális állványának nemcsak helyet kell biztosítania a csontszövet növekedéséhez, hanem elegendő mechanikai szilárdsággal kell rendelkeznie a csonthiba területének támogatásához. Ezenkívül az állványnak testreszabott méretet vagy alakot kell biztosítania a beteg csontdefektusához.

Mód

Ebben a tanulmányban stronciumtartalmú, Mg-adalékolt wollastonit (Sr-CSM) biokerámiai állványokat állítottak elő, szabályozható pórusmérettel és pórusszerkezettel, közvetlen tintaírásos 3D nyomtatással. Az Sr-CSM állványok biológiai tulajdonságait apatitképző képességgel, nyúl csontvelő őssejtek in vitro proliferációs képességével és alkalikus foszfatáz (ALP) aktivitásával értékeltük β-TCP és Mg-adalékolt wollastonit (CSM) állványok felhasználásával. ellenőrzés. Három állványminta préselési szilárdságát megvizsgáltuk, miután teljesen megszárítottuk, miközben 0, 2,4 és 6 hétig Tris-HCl oldatba merítettük.

Eredmények

A mechanikai teszt eredményei azt mutatták, hogy a stronciumtartalmú Mg-adalékolt wollastonit (Sr-CSM) állványok elfogadható kezdeti nyomószilárdsággal (56 MPa) rendelkeznek és jó mechanikai stabilitást tartanak fenn in vitro lebontás során. A biológiai kísérletek azt mutatták, hogy az Sr-CSM állványok jobb apatitképző képességgel bírtak. Sejtkísérletek azt mutatták, hogy az Sr-CSM állvány magasabb sejtproliferációs képességgel rendelkezik, mint a β-TCP és CSM állványok. Az Sr-CSM állvány magasabb ALP aktivitása azt jelzi, hogy ez jobban stimulálhatja az oszteoblaszt differenciálódást és a csont mineralizációját.

Következtetések

Ezért az Sr-CSM állványok nemcsak elfogadható nyomószilárdsággal rendelkeznek, hanem nagyobb az osteogenezis bioaktivitásuk is, amely felhasználható a csontszövet-mérnöki állványokban.

Háttér

A trauma vagy daganat okozta csontszövet rekonstrukciója, különösen a teherbíró csontszövet rekonstrukciójának nagy szegmensei továbbra is nagy kihívásokkal néznek szembe a klinikusok számára. Az elmúlt években a csontállványok lettek a leghatékonyabb csonthibák kezelésére [1]. A corticalis csontrekonstrukcióhoz képest a kortikális csont rekonstrukciója nemcsak a csontállványok jó csontinduktivitását igényli a csontképződés és az angiogenezis stimulálásához, hanem a kortikális csonthoz illeszkedő kompressziós szilárdsággal is rendelkezik. A csontimplantátum jelöltjeként a kalcium-szilikát (wollastonit) biokerámia kiváló biokompatibilitásáról ismert [2]. A hidroxi-apatittal és a kalcium-foszfáttal összehasonlítva a wollastonit magasabb bioaktivitással, osteoinduktivitással és osseointegrációval rendelkezik [3]. Sőt, a wollastonit által felszabadított Ca és Si ionok szinergikus hatást gyakorolnak a sejtek proliferációjára és a csont differenciálódására [4]. Az előállított wollastonit állványok nyomószilárdsága azonban 20 MPa [5], amely csak a szivacsos csont tartományában van (11–24 MPa) [6], ezért nem képes kielégíteni a teherhordó területek csonthibáinak kijavítását.

A biokerámiai állvány kísérleti beállításának sematikus rajza