通过离子轰炸驱动的多孔支架的表面修改:提高生物相容性和骨免疫调节
Viviana M Posada1, Juan Ramírez2, Ana Civantos3
1Ken and Mary Alice Lindquist Department of Nuclear Engineering, Pennsylvania State University, USA; Department of Mechanical Engineering, School of Mines, Universidad Nacional de Colombia, Colombia; Department of Nuclear, Plasma and Radiological Engineering, College of Engineering, University of Illinois at Urbana-Champaign, USA.
Colloids and surfaces. B, Biointerfaces
|December 29, 2023
概括
定向等离子体纳米合成 (DPNS) 通过提高生物活性和耐腐蚀性来增强多孔支架,用于骨修复. 这种纳米级表面修饰促进了骨质整合,并减少了降解,而不会损害脚手架的完整性.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 材料工程 材料工程 材料工程
背景情况:
- 多孔 (Mg) 支架显示了骨组织工程的潜力.
- 高腐蚀率和受损的涂层完整性限制了它们的临床应用.
- 需要表面修改策略来提高Mg架的性能.
研究的目的:
- 使用定向等离子纳米合成 (DPNS) 提高多孔Mg支架的生物活性和耐腐蚀性.
- 研究DPNS对脚手架表面地形,湿透性和材料完整性的影响.
- 评估DPNS对细胞反应和免疫调节的影响.
主要方法:
- 通过使用DPNS处理有孔的Mg支架,使用特定能量 (400 eV) 和流动性 (1x10^18 cm^-2).
- 分析了表面粗度和地形,使用面积测量 (Rq,Ra).
- 用不同的溶液 (DMEM,DMEM + SBF) 测量了水接触角 (CA).
- 腐蚀率在14天内确定.
- 细胞研究涉及人类骨髓衍生中介细胞干细胞 (hBM-MSCs) 和J774A.1小鼠巨细胞.
主要成果:
- DPNS处理减少了表面粗度 (Rq: 36.9±0.3 nm,Ra: 28.6±0.8 nm) 和增加了水的CA (129.2±3.2°).
- 与对照组相比,腐蚀率显著降低 (5.7x10^-3 ± 3.8x10^-4 mg/cm2/day) (2.3x10^-2 ± 3.2x10^-4 mg/cm2/day).与对照组相比,腐蚀率显著降低 (5.7x10^-3 ± 3.8x10^-4 mg/cm2/day).与对照组相比,腐蚀率显著降低 (2.3x10^-2 ± 3.2x10^-4 mg/cm2/day).
- DPNS促进了Ca-酸盐阶段的形成,增强了hBM-MSC的粘附和扩散.
- 巨细胞研究显示TNF-α表达减少,表明免疫反应发生变化.
结论:
- DPNS是一种有效的方法,用于纳米级表面修改多孔Mg支架.
- 该处理增强了生物活性和耐腐蚀性,这对于骨修复应用至关重要.
- DPNS为开发基于Mg的先进生物材料提供了一个有前途的方法,用于组织工程.
