上海科技报:加入稀土元素调控生物陶瓷取得良好效果

发布者:新闻中心发布时间:2022-09-29浏览次数:10

来源:上海科技报 2022年9月29日

标题:加入稀土元素调控生物陶瓷取得良好效果

记者:吴苡婷


  由创伤、感染和肿瘤疾病等引起的骨缺损修复目前仍是骨科临床面临的挑战。骨缺损延迟愈合和不愈合的发生率可高达20%,这给患者和医疗系统带来了沉重的负担,可降解生物活性陶瓷作为一种可行性的解决方案目前被广泛研究,但是调控新骨生成速率和材料降解速率的匹配,同时兼顾生物安全性仍然是一个难题。上海师范大学宁聪琴科研团队利用功能性稀土元素铈(Ce)和铜 (Cu)协同调节硅磷酸钙生物陶瓷 (Ca5(PO4)2SiO4, CPS)的物相组成和微观结构,达到了增强成骨活性和确保生物安全性的效果。

  结果表明,引入Ce可通过液相烧结机制提高CPS陶瓷的烧结性能,并引起CPS相分离,抑制CPS陶瓷支架的降解速率。相比之下,Ce和Cu共掺的 0.5Ce0.5Cu-CPS 材料既能保持较高的致密度,又能加速CPS的本征降解性,这与晶界处析出的铜氧化物密切相关。此外,生物学结果表明Ce有助于促进CPS的体外成骨活性,并可通过Cu得到进一步优化;单一细胞培养条件下,Ce会表现出明显的血管抑制效应,而这种Ce诱导的血管抑制可以通过细胞共培养方法得到缓解,并可通过Ce-Cu共掺实现逆转。大鼠股骨髁缺损模型实验表明,Ce对CPS成骨和成血管的增强作用具有明显的剂量依赖性,而Cu-Ce共存的0.5Ce0.5Cu-CPS陶瓷表现出最佳的生物活性和良好的生物安全性。

  相关科研人员介绍说,这项工作表明,体外细胞共培养技术可更好地反映生物材料内植物在体内的生物学行为;利用多种功能元素的协同作用有望平衡材料的生物活性、降解性和生物安全性。该工作不仅为骨修复和再生提供了一种有前景的生物材料,并为设计新的生物材料提供了一种从材料组成、显微结构到生物学性能及安全性调控的综合性策略。


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