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复合N-乙酰半胱氨酸丝素蛋白磷酸钙骨水泥的理化性能及细胞毒性.doc

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复合N-乙酰半胱氨酸丝素蛋白磷酸钙骨水泥的理化性能及细胞毒性 冯 焘,皮 斌,姜 磊,李 斌,陆英杰,杨惠林,朱雪松(苏州大学附属第一医院骨科,江苏省苏州市 215006) 引用本文:冯焘,皮斌,姜磊,李斌,陆英杰,杨惠林,朱雪松. 复合N-乙酰半胱氨酸丝素蛋白磷酸钙骨水泥的理化性能及细胞毒性[J].中国组织工程研究,2016,20(52):7765-7772. DOI: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.52.002 ORCID: 0000-0003-4964-5574(朱雪松) 文章快速阅读: 文题释义: 磷酸钙骨水泥:相对于聚甲基丙烯酸甲酯具有优势,因其具有一定的骨传导性,无细胞毒性,并且最终水化产物为骨的主要无机成分羟基磷灰石,因此可用于年轻患者骨缺损的修复。此外,磷酸钙骨水泥体系可作为缓释系统,负载多种药物,如抗生素、抗肿瘤药物及成骨活性药物(如骨形态发生蛋白2等),然而磷酸钙骨水泥的生物力学性能欠佳,使得磷酸钙骨水泥的临床应用限制于非负重部位骨缺损的填充。 丝素蛋白:作为天然高分子纤维蛋白,已被证实具有良好生物相容性,并且能够促进间充质干细胞增殖及向成骨细胞分化的能力。前期研究同样表明,丝素蛋白能够通过分子内羟基、羰基等负电荷基团与Ca2+的静电作用,为羟基磷灰石的规律沉积提供模板,提高磷酸三钙的力学强度。 摘要 背景:磷酸钙骨水泥具有骨传导性、可降解等显著优点,其水化产物羟基磷灰石为骨骼主要无机成分,然而其力学性能不足限制了在负重区域骨缺损修复的应用。 目的:研制具有良好生物力学性能及生物相容性的磷酸钙复合骨水泥。 方法:①配置含有不同浓度(0,10,25 mmol/L)N乙酰半胱氨酸的6%丝素蛋白溶液,作为固化液;以α磷酸三钙粉末为固体,按液固比0.4 mL:1 g制备含有不同浓度N乙酰半胱氨酸的丝素蛋白磷酸钙骨水泥,同时设置α磷酸三钙粉末与ddH2O混合为对照组。测定复合骨水泥的抗压强度、凝固时间,通过X射线衍射仪检测骨水泥晶体成分,扫描电镜观察骨水泥微观形貌②将MC3T3-E1细胞接种于各组材料表面,24 h后扫描电镜观察细胞形态③以各组材料浸提液培养MC3T3-E1细胞,1,3,5,7 d后检测细胞增殖,1,3 d后检测细胞培养基中乳酸脱氢酶含量。 结果与结论:①X射线衍射和扫描电镜检测结果表明,各组材料中α磷酸三钙的水化反应产物均为羟基磷灰石;②当N乙酰半胱氨酸浓度为25 mmol/L时,材料的抗压强度最大,达49.39±1.68) MPa,材料的初凝时间为21.77±1.07) min,终凝时间为31.88±1.69) min;③细胞在含有不同浓度N乙酰半胱氨酸的丝素蛋白磷酸钙骨水泥表面的形态无明显差异;④含有不同浓度N乙酰半胱氨酸的丝素蛋白磷酸钙骨水泥可促进细胞增殖,抑制乳酸脱氢酶分泌;⑤结果表明,N乙酰半胱氨酸可显著提高丝素蛋白磷酸钙骨水泥的力学强度,具有良好的细胞相容性。 Physiochemical properties and cytotoxicity of silk fibroin based calcium phosphate cement incorporated with N-acetylcysteine Feng Tao, Pi Bin, Jiang Lei, Li Bin, Lu Ying-jie, Yang Hui-lin, Zhu Xue-song (Department of Orthopaedics, the First Affiliated Hospital of Soochow University, Suzhou 215006, Jiangsu Province, China) Abstract BACKGROUND: Calcium phosphate cements (CPCs) possess the bio-degradation and osteoconduction, and its final hydration product, hydroxyapatite, is the main inorganic constituent of bones. However, its poor mechanical property makes it unable to be used for repairing weight-bearing bone defects. OBJECTIVE: To develop a kind of bioactive bone cements with decent biomechanical property and bi
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