不同孔隙率多孔ZnO/羟基磷灰石复合材料的力学性能与生物相容性

摘要

背景:前期研究发现,在纳米羟基磷灰石中加入氧化锌并将其多孔化可明显提高磷灰石的形成能力,同时具有良好的生物相容性,但孔隙率的提高会导致力学性能的劣化.目的:观察不同孔隙率下多孔氧化锌/羟基磷灰石复合材料微观结构、孔隙特征、力学性能、体外矿化与降解性能的变化,以及在适宜孔隙率下该复合材料的细胞相容性.方法:通过改变造孔剂(医用级碳酸氢铵)添加量来控制复合材料的孔隙率,利用放电等离子烧结技术制备不同孔隙率(42％,51％,62％)的多孔氧化锌/羟基磷灰石复合材料,研究3种复合材料的微观结构、孔隙特征、力学性能、体外矿化与降解性能.将兔骨髓间充质干细胞接种于适宜孔隙率的多孔氧化锌/羟基磷灰石复合材料表面,观察细胞黏附和增殖情况.结果 与结论:①扫描电镜显示,随着孔隙率的提高,复合材料的孔隙数量明显增加,通孔结构增加,表面也出现微裂纹,复合材料的孔径在0-500μm之间;②随着孔隙率的提高,复合材料的抗压强度与弹性模量降低,抗压强度由148 MPa下降至56 MPa,弹性模量由6.5 GPa下降至3.5 GPa;③体外矿化与降解实验显示,随着孔隙率的提高,复合材料表面及孔隙结构中出现的类骨磷灰石沉积物增加,降解速率加快;④综合上述实验结果,选取孔隙率为42％的复合材料与兔骨髓间充质干细胞共培养,直接接触培养实验显示,细胞在复合材料表面与空隙内部生长黏附良好;复合材料浸提液CCK-8实验显示,随着培养时间的延长,兔骨髓间充质干细胞快速增殖;⑤结果表明,孔隙率为42％的多孔氧化锌/羟基磷灰石复合材料具有良好的力学性能、降解性能与生物相容性.