钛酸钡/聚乳酸复合压电薄膜材料对MC3T3-E1细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响

摘要

背景:有文献指出电刺激可以促进骨再生,具有生物电活性的压电材料可以应用于骨组织工程中。目的:研制一种能促进骨组织再生的压电薄膜材料,表征其对MC3T3-E1细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响。方法:以聚乳酸为原料,加入一定质量比例(0%,5%,10%,20%,30%,40%)的压电陶瓷钛酸钡,选择二氯甲烷为溶剂,通过溶液浇铸法制备钛酸钡/聚乳酸复合薄膜材料,电晕极化处理前后,表征其表面形貌、晶相构成、亲水性、压电性能,筛选出理化性能较优的材料。将极化处理前后的0%,20%钛酸钡/聚乳酸复合薄膜材料分别与MC3T3-E1细胞共培养,检测细胞的增殖、黏附与成骨分化能力。结果与结论:①扫描电镜、X射线衍射、水接触角实验及压电电常数检测结果显示,当加入20%的压电陶瓷钛酸钡时,极化处理的复合薄膜材料具有良好的理化性能,极化后压电常数d33达到(7.03±0.26)pC/N,处于骨组织正常压电范围;②CCK-8实验结果显示,培养第4天时,极化20%组细胞增殖活性高于未极化20%组(P<0.05);培养第7天时,极化20%组细胞增殖活性高于空白对照组、未极化0%组和未极化20%组(P<0.05);③荧光显微镜与扫描电镜下可见,极化20%组细胞呈多边形且伪足明显,较未极化20%组、极化0%组和未极化0%组体现出更好的细胞黏附能力;④碱性磷酸酶活性检测结果显示,培养第4天时,极化20%组的碱性磷酸酶活性高于未极化0%组、未极化20%组(P<0.05);培养第7天时,极化20%组的碱性磷酸酶活性高于未极化0%组、未极化20%组、极化0%组(P<0.05);⑤结果表明,钛酸钡/聚乳酸复合压电薄膜材料具有较好的压电性能和细胞相容性。