纳米结构和成骨细胞行为的热喷钙磷酸盐长条木板

李·豪尔,h . p . Cheang

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AZojomo体积(ISSN 1833 - 122 x) 2006年6月2日

文摘

本研究旨在描述个人磷酸钙的纳米结构(CP)长条木板热喷涂沉积的过程。CP长条木板制作使用等离子喷涂和高速氧燃料(HVOF喷涂)技术。场发射扫描电镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)是用于观察纳米结构。~ 30纳米颗粒的纳米结构在CP长条木板了。这是与CP涂层中的纳米结构表现出一致。目前的结果也进一步证实羟磷灰石(HA)分解主要发生在融化喷涂粒子的一部分。欧洲杯猜球平台此外,2天后孵化的长条木板培养基,成骨细胞细胞已经很好地连接和扩散涂层。纳米结构能够提高成骨细胞的增殖细胞。

关键字

羟磷灰石,长条木板,纳米结构,细胞培养

介绍

磷酸氢钙(CP),尤其是羟磷灰石(Ca₁₀(PO₄)₆(哦)₂公顷),涂层沉积在钛合金植入物显示承诺影响快速骨重建和合适的功能在骨科和牙科应用程序。毫无疑问,涂层的微观结构显著影响其机械性能[1,2]。众所周知,热喷涂涂层显示了个人积累的长条木板组成的分层结构。由于这种反常inhomogeneously-layered结构,涂层显示出他们的机械性能在微观结构的重要依赖。一般情况下,液滴的形成是一个孤立的过程,这意味着一个次要的影响随后的长条木板在前一个阶段。因此,整个体外行为和微观结构的大部分HA涂层应该是直接相关的一个个人哈长条木板。因此,很好地理解个体的体外行为和微观结构HA HA涂层长条木板将大大有助于知识。到目前为止,一些有趣的结果已被许多研究人员报道的微结构的热喷长条木板[3 - 5]。为了揭示一个长条木板的详细结构特点,透射电子显微镜(TEM)必须充分参与。此外,体外研究单个CP的长条木板可以洞察到的机制与细胞生物相容性的CP交互。此外,前一个在体外研究表明,纳米级陶瓷有显著增强成骨细胞的粘附能力[6]。纳米结构在一个可以使涂层的生物相容性可以显示相同的效果。在目前的研究中,纳米结构和体外成骨细胞行为的个人CP长条木板的特点。长条木板是用等离子喷涂和HVOF喷涂沉积到抛光Ti-6Al-4V基质。

实验

HA粉末内部通过湿化学法合成用于长条木板沉积雇佣HVOF喷涂和等离子喷涂过程。初始粉末粒子与圆柱形颗粒< 500典型纳米欧洲杯猜球平台结构在长度和40 - 70 nmnm直径(无花果保证1)。纳米HA粒子是由单个纳米圆柱HA颗粒的聚集。收集了长条木板Ti6Al4V板基板抛光使用1μ金刚石研磨膏。样品的微观结构进行了分析使用扫描电子显微镜(SEM、JEOL地产- 5600 lv)、场发射扫描电镜(FESEM JEOL房子- 6340 f),和透射电子显微镜(TEM、JEOL jem - 2010)在200千伏。体外细胞培养工作进行了使用商用hFOB 1.19细胞系。杜尔贝科的长条木板样本孵化修改鹰介质(DMEM)含10%胎牛血清的边后卫和抗生素5 0.5%×10⁴细胞。细胞培养的氛围中湿度100%,5%的公司₂在37°C和1 24-well文化板块毫升的介质中包含的每个。后2天”孵化,细胞的形态学上使用扫描电镜观察样品。扫描电镜观察前,2.5%的戊二醛0.1米甲次砷酸盐缓冲钠用于pre-fixing细胞,其次是post-fixation 1%锇tetroxidein在0.1米甲次砷酸盐缓冲。最后的步骤解决样本脱水和临界点干燥。

(一)

(b)

图1所示。典型的地形形态开始nSD-HA粒子(a)。仔细检查HA粒子(b)显示了纳米HA颗粒的聚集。欧洲杯猜球平台

结果与讨论

图2显示了典型的地形纳米结构在CP长条木板TEM观察到(无花果保证2)和FESEM(图保证2 b)。是看到HA长条木板组成的纳米~ 30纳米颗粒。FESEM观察HA涂层显示一致的纳米结构(图保证3)。这进一步表明,在个人哈长条木板的积累形成了散装涂料,没有明显的晶粒生长的纳米颗粒。然而,必须指出的是,纳米结构的长条木板,有很多阶段除了哈,如αtcp(磷酸三钙)和βtcp。这可能并不可取,因为这些阶段的结果比HA HA分解和生物活性较低。此外,它指出,纳米结构在长条木板/涂料不一样出现在起始原料。纳米纤维高温喷雾处理后,改变了纳米尺度的球体的尺寸范围40 ~ 120 nm。这表明在/再凝固融化过程中,纳米纤维的主要是分成一个或多个单独部分形式的表面张力,形成纳米尺度的球体。结果也可能表明现有的纳米结构的重要性开始在最后的纳米结构粉末涂料。

(一)

(b)

图2。典型的TEM形态学的长条木板边缘(a)和FESEM形态在CP的长条木板的表面(b)长条木板显示一致的纳米结构。

图3。对HA涂层的照片显示内部一致的纳米结构涂层。

此外,非晶态CP了极端的周边地区的长条木板(无花果保证4),这表明快速冷却的液滴撞击在衬底。

(一)

(b)

图4。典型的HA长条木板TEM显微结构(a)在长条木板边缘,显示主要存在无定形磷酸钙(ACP),所显示所选的衍射模式(b)。

它也表明,HVOF喷涂HA涂层/长条木板,HA长条木板内的地区与亲密接触衬底表面表现出典型的长方体结构(图保证5)。大部分的谷物< 250纳米长度和< 50岁nm直径。很少有大0.4 - -1.2μm长,80 - 120nm宽。这样的长方体形状结构的出现只在HVOF喷涂涂层可能表明一个关键结构的形成条件:满熔融状态、快速冷却和快速的撞击。

图5。典型FESEM照片底部的HVOF喷涂涂层(亲密接触衬底)显示一个长方体的结构。

主细胞培养试验表明,HA长条木板等生物活性,它们吸引了标记细胞吸附和扩散后2天的孵化(无花果保证6)。然而,有长条木板的重要解散之前附件和增殖的细胞基质。这可能表明(部分)解散的长条木板到培养基提高细胞的增殖。

(一)

(b)

图6。明显的依恋和成骨细胞的增殖细胞在HA长条木板,(a) SEM照片前孵化,孵化后(b)。

比较的目的,HA涂层也在媒体上孵化2天。涂层表面的细胞也激增(无花果保证7)。然而,并没有显著的溶解的涂层。有人指出涂层上的细胞数量激增的数量较少的那n在长条木板。它因此表明解散Ca-P-rich阶段中可能会促进细胞增殖。的溶解行为CP长条木板已经从我们的另一篇论文中讨论实验室[7]。必须指出的是,各个阶段的长条木板作为第一层内的HA涂层由低于涂层表面。这可能部分占解散。resorbable CPs将促进新矿化骨基质的均匀沉积,从而使快速整合与周围宿主体内骨组织。其他研究人员已经发现,解散CP涂装伴随着良好的山羊骨髓基质细胞附件[8]和高增殖率和高山活动osteoblast-like细胞[9]。

图7。SEM照片显示附件HA涂层的成骨细胞的细胞。

结论

热喷涂HA长条木板实际上是由~ 30纳米的纳米结构。HA原料的纳米结构涂层沉积后保留,重新组织。融化/固化纳米纤维导致形成的球形纳米颗粒涂层。纳米HA长条木板能够提高成骨细胞细胞的吸附和扩散。目前的研究还表明,解散Ca / P-rich阶段到培养基可以促进细胞的增殖和分化。

引用

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这篇文章也发表在印刷形式“材料和材料加工技术的进步”,8 [2](2006)130 - 133。欧洲杯足球竞彩