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具有 BMP-2 缓释的硫酸钙/硅基介孔材料复合物的构建其及物理性能研究

 

Authors Tan H, Yang S, Dai P, Li W, Yue B

Published Date July 2015 Volume 2015:10 Pages 4341—4350

DOI http://dx.doi.org/10.2147/IJN.S85763

Received 31 March 2015, Accepted 18 May 2015, Published 7 July 2015

Approved for publication by Dr Lei Yang

目的: 硫酸钙人工骨(Calcium sulfate cement, CSC)作为活体骨修复材料,存在降解速度过快、力学强度低,骨生物活性不强等缺陷。介孔材料具有孔径可调的介孔孔道结构、大的比表面积、良好生物活性及可降解性等,且对药物有着良好的固载作用。本研究合成纳米有序介孔硅基材料 SBA-15,与 CSC 复合制备固化骨水泥,同时负载成骨诱导因子 BMP-2,以期改善 CSC 存在的不足。
方法: 制备有序介孔硅基材料 SBA-15,通过 射线衍射分析(X-ray DiffractionXRD)、透射电子显微镜(Transmission electron
microscopy
TEM)及氮气吸附脱附分析对其结构性能进行表征。将 SBA-15 与 CSC 以 5%10%20% 的质量比混均,制备复合材料;据此实验分为 组,即 CSC 组(单纯 CSC)、CSC-5S 组(质量比为 5%)、CSC-10S 组(质量比为 10%)及 CSC-20S 组(质量比为 20%)。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)对复合材料结构进行表征;通过压缩力学实验对试样的力学性能进行分析;通过模拟体液(SBF)浸泡,在不同时间点对材料表面 HA 形成进行分析;通过真空冷冻干将 rhBMP-2 负载入材料,以 Bradford 蛋白检测法对 rhBMP-2 释放特点进行检测;采用失重法来考察复合材料的体外降解性能。
结果: 合成有序纳米 SBA-15 介孔材料,具有规整的孔径及孔道。随着 SBA 复合质量比提高,CSC/SBA 固化材料的抗压强度升高,其中 CSC-20S 组抗压强度最大。经 SBF 浸泡,复合材料表面均可形成 HA;相对于 CSCCSC/SBA 固化材料表面形成的 HA 均匀致密,且 CSC-20S 组明显增厚成珊瑚样。随着复合材料中 SBA 含量增加,CSC/SBA 固化材料的降解率降低。随 SBA 质量比的增加,CSC/SBA 复合材料吸附 BMP-2 的量相应增加,且呈相对缓慢释放;其中 CSC-20S 组的释放最慢并持续呈现小剂量释放特点。
结论: 将有序介孔材料 SBA-15 复合入 CSC,构建 CSC/SBA-15 固化材料,可明显改善单纯 CSC 的不足。相对于 CSC 固化材料,CSC/SBA-15 具有更优化的力学性能、降解性,表面有利于 HA 的形成,同时对负载的 BMP-2 具有更佳的缓释作用。
Keywords: calcium sulfate cement (CSC), SBA-15, physical characterization, BMP-2