生物活性玻璃–二氧化锰复合支架的制备与表征

摘要

骨修复支架在植入缺损处后出现的炎症与氧化应激有关,其中过氧化氢(H_(2)O_(2))浓度过高是引起氧化应激的主要原因之一。二氧化锰(MnO_(2))能够通过催化分解H_(2)O_(2)来消除植入物周围环境过量的H_(2)O_(2),同时催化H_(2)O_(2)分解产生的氧气(O_(2))能够缓解骨缺损处因血供不足而导致的缺氧环境,从而有利于骨组织再生与骨缺损修复。本研究采用简单的氧化还原法在3D打印制备的生物活性玻璃(BG)支架表面原位沉积MnO_(2)颗粒,得到BG-MnO_(2)复合支架(BGM),赋予BG支架清除H_(2)O_(2)的同时提供O_(2)的能力。研究结果表明, BGM支架表面沉积MnO_(2)含量随反应溶液中高锰酸钾浓度升高而增加,其抗压强度随MnO_(2)含量增加而增强,但这些支架的孔隙率和降解速度基本保持不变。更为重要的是, BGM支架能够在H_(2)O_(2)环境中持续催化分解H_(2)O_(2)产生O_(2),当不同Mn含量的BGM(BGM5和BMG9)支架在浓度为2 mmol/L的H_(2)O_(2)溶液中催化分解H_(2)O_(2)产生的O_(2)能使溶液中饱和氧浓度分别达到8.4和11 mg/L。细胞实验结果表明, BGM支架对骨髓间充质干细胞的增殖和碱性磷酸酶活性有一定促进作用。因此, BGM支架在骨组织修复领域具有较大的应用潜力。