新型三元复合材料纳米羟基磷灰石/聚酰胺66/氧化锆的制备及体外生物相容性

摘要

背景:纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料具有高仿生特性,可通过与宿主骨直接结合来发挥生物活性作用,但其缺乏足够的力学强度。目的:制备新型三元复合材料纳米羟基磷灰石/聚酰胺66/氧化锆(nano-hydroxyapatite/polyamide66/yttria-stabilized tetragonal zirconia,nHA/PA66/YTZ),验证其力学特性及体外生物相容性。方法:采用两步法制备三元复合材料nHA/PA66/YTZ,其中纳米羟基磷灰石与氧化锆的质量比分别100∶0、90∶10、80∶20、60∶40。扫描电镜观察复合材料表征,力学测试仪测试其抗弯强度、抗张强度、抗压强度、弹性模量、断裂伸长率等力学参数,评价其力学性能,筛选最佳质量比复合材料,用于以下实验。分别采用细胞培养液(空白对照组)、纳米羟基磷灰石/聚酰胺66材料浸提液(对照组)、nHA/PA66/YTZ材料浸提液(实验组)培养小鼠成骨细胞MC3T3-E1,CCK-8法检测细胞增殖;将纳米羟基磷灰石/聚酰胺66材料(对照组)、nHA/PA66/YTZ材料(实验组)分别与小鼠成骨细胞MC3T3-E1共培养,24h后采用激光共聚焦显微镜观察MC3T3-E1细胞在复合材料表面的黏附、增殖情况。结果与结论:①扫描电镜显示,氧化锆晶粒填充了原本纳米羟基磷灰石晶粒之间的空隙,纳米羟基磷灰石/氧化锆均匀分散在聚酰胺66基体中;②生物力学测试显示,纳米羟基磷灰石与氧化锆质量比为60∶40nHA/PA66/YTZ材料的抗压强度、抗弯强度、抗张强度、断裂伸长率及弹性模量最高,力学性能最优,选择其进行细胞相容性实验;③CCK-8检测显示,随着时间的延长,3组细胞数量逐渐增加,3组间细胞增殖比较无差异;④激光共聚焦显微镜显示,实验组复合材料上的细胞呈现融合、团聚及分层现象,细胞内肌动蛋白丝更多;对照组复合材料上的细胞呈现单层及分散现象,细胞数量与细胞内的肌动蛋白丝较实验组少;⑤结果表明,三元复合材料nHA/PA66/YTZ在体外实验中表现出良好的力学性能、生物安全性及生物相容性。