表面有机改性纯镁的体外生物相容性分析

发布时间：2020-02-10 16:22

【摘要】：在纯镁表面制备植酸和硅烷有机改性膜层,考察改性镁的溶血性和细胞毒性。实验结果表明,改性材料的溶血率出现明显下降,纯镁表现为57.39%,而植酸改性镁表现为4.28%,硅烷改性镁表现为0.87%,经过改性的镁的溶血率符合生物材料的要求。植酸改性镁浸提液对成骨细胞的毒性在1 d后表现为2级有毒,3和5 d后分别为2级无毒和1级无毒;1 d的毒性不能满足生物材料的要求。硅烷改性镁浸提液对成骨细胞的毒性在1和3 d后表现均为1级无毒,而且在5 d后为0级,表现出对细胞生长的促进作用。
【图文】：

转化膜,植酸,硅烷

鸵跣?对照组。每组设6个复孔，取生长融合后的细胞，实验组用浸提液配制成2．5×105/mL的细胞悬液，阴性对照组用DMEM培养基配制成2．5×105/mL的细胞悬液，并按每孔100μL的标准接种于96孔板;在培养24，72和120h后加入10μL浓度5g/L的MTT溶液继续培养4h，弃去培养液，加入100μL二甲基亚砜振荡10min，后用紫外分光光度计在570nm波长处测定各孔的吸光度，并根据如下公式计算细胞的相对增值率ＲGＲＲGＲ(%)=实验组平均吸光度值阴性对照组平均吸光度值×100%3结果与讨论3．1表面形貌表征及其机理分析图1为两种改性试样的表面形貌和成分分析，可以看出两种膜的成分分别为Mg、O、C、P和C、O、Mg、Si，其中植酸特征元素P和硅烷特征Si、N证明了两种改性膜的成功制备。从形貌图上可以看到硅烷膜比较均匀致密(图1(b))，而植酸膜层上分布着的细小显微裂纹(图1(a))，可能是转化处理中析氢或者是膜层在空气中干燥脱水造成的显微裂纹，这些裂纹在一定程度上影响了改性试样的耐腐蚀性能。图1植酸转化膜和硅烷转化膜SEM-EDS图Fig1SEM-EDSanalysisofphyticacidandsilanemodifiedpuremagnesium3．2血液相容性分析各组材料的溶血率见表1。阴性对照组的吸光度小于0．03，阳性对照组的吸光度在(0．8±0．3)范围内，符合标准ISO10993．4:2002的要求。由表1可以看出，没有经过改性的纯镁的溶血率高达57．39%;而经过植酸和硅烷改性处理试样的溶血率则分别下降为4．28%和0．87%，二者均符合生物材料溶血率小于5%的要求［22］。乔丽英等:表面有机改性纯镁的体外生物相容性分析24049

表面形貌,生理盐水,表面形貌,试样

表1溶血率实验结果Table1Theresultsofhemolysis样品阴性阳性纯镁植酸改性镁硅烷改性镁平均吸光度0．00531．07520．61930．05110．0146溶血率/%——57．394．280．87在制备浸提液时发现，，纯镁在生理盐水中浸泡24h后，表面发生了明显的腐蚀，形成了较深的腐蚀裂纹(见图2(a))，浸提液呈现浑浊;而经过植酸改性的试样表面植酸膜原有的裂纹略有加深(图2(b))，硅烷改性处理的试样则无明显的改变(图2(c))，它们的浸提液澄清，说明两种改性处理明显提高了纯镁的抗腐蚀性能，而硅烷改性的试样具有最高的腐蚀抗力，也对应表现出最低的溶血率。图2生理盐水浸泡24h后试样的表面形貌Fig2SEMmicrographsofsamplesafterimmersedinnormalsalinefor24h本文采用和材料充分接触的浸提液来与新鲜血液接触，检测由材料释放的各种离子对血红蛋白的溶血作用。实验中不同腐蚀速率的材料对应不同的溶血率，我们推测在浸提液中的Mg2+离子浓度过高时，与之接触的红细胞会由于细胞壁两边的渗透压不同而出现溶血现象。由此，要改善材料的血液相容性则必须控制镁材料的降解速度。3．3细胞毒性分析表2给出了材料浸提液与成骨细胞接触的MTT测试结果，随着培养时间的增加，实验组的细胞增值率呈增加趋势，毒性逐渐降低。表2细胞毒性的MTT测试结果Table2TheresultofMTTtestofosteoblasts材料1d3d5dＲGＲ/%级别ＲGＲ/%级别ＲGＲ/%级别阴性对照组100．00—100．00—100．00—植酸改性镁64．71275．06284．421硅烷改性镁85．29184．751103．140在MG63接种1d后，植酸改性镁的细胞相对增值率为64．71%，ＲGＲ毒性为2级，结合细胞形态(图3(a1)、(b1))，该组贴壁的细胞比阴性组少，且有50%左右为圆形，不符合生物材料安全性的要求;硅烷改性镁?

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