中文字幕一级黄色A级片|免费特级毛片。性欧美日本|偷拍亚洲欧美1级片|成人黄色中文小说网|A级片视频在线观看|老司机网址在线观看|免费一级无码激情黄所|欧美三级片区精品网站999|日韩av超碰日本青青草成人|一区二区亚洲AV婷婷

從穩(wěn)定性角度揭示離子摻雜對(duì)磷酸鈣材料的影響機(jī)制將有力推動(dòng)摻雜改性策略的發(fā)展。本研究以生物磷灰石前驅(qū)相磷酸八鈣作為模型，發(fā)現(xiàn)不同電荷和半徑的離子摻雜會(huì)在不同程度和相反方向上改變材料的熱穩(wěn)定性，并通過(guò)介導(dǎo)材料的表面特性和離子釋放協(xié)同調(diào)控其成骨活性。本研究為理解離子摻雜改性機(jī)制和開(kāi)發(fā)生物活性磷酸鈣材料提供參考依據(jù)。

01、研究?jī)?nèi)容簡(jiǎn)介

基于對(duì)骨礦物仿生的理解，通過(guò)引入微量摻雜劑或外源離子來(lái)調(diào)控材料的各種性能已成為當(dāng)前磷酸鈣骨修復(fù)材料研發(fā)的核心內(nèi)容之一。廣泛研究顯示，摻雜具有不同功能的生物活性離子會(huì)影響材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和生物活性。然而，目前尚缺乏關(guān)于離子摻雜調(diào)控磷酸鈣材料性能規(guī)律的比較研究，而且很少?gòu)慕Y(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的角度開(kāi)展詳細(xì)的研究，對(duì)離子摻雜改性策略的理解仍較為有限。磷酸八鈣（OCP）是生物磷灰石的重要前驅(qū)相之一，具有可控的亞穩(wěn)態(tài)特性，是探討離子摻雜對(duì)磷酸鈣材料穩(wěn)定性影響規(guī)律的絕佳模型。華南理工大學(xué)葉建東教授課題組在前期比較研究了不同電荷（即價(jià)態(tài)）和半徑的離子（Fe3+和Sr2+）對(duì)OCP形成與結(jié)構(gòu)的影響，揭示了兩種離子在OCP結(jié)構(gòu)中對(duì)復(fù)雜Ca2+位點(diǎn)的替代規(guī)律，但對(duì)摻雜改性材料的結(jié)構(gòu)特性和細(xì)胞生物學(xué)性能的關(guān)系仍有待深入詳細(xì)闡明。本研究創(chuàng)新性地從熱穩(wěn)定性的角度比較研究了磷酸鈣材料的離子摻雜改性策略，探索建立離子摻雜磷酸鈣材料的構(gòu)效關(guān)系，對(duì)高生物活性磷酸鈣骨修復(fù)材料的研發(fā)具有指導(dǎo)意義。

本研究首先研究了Fe3+或Sr2+摻雜OCP材料（Fe-OCP和Sr-OCP）的熱失重行為，其過(guò)程可分為三個(gè)階段（Fig. 1）：(I) 40-100oC，可逆脫水階段；(II) 110-210oC，不可逆脫水階段；(III) 210-280oC，相轉(zhuǎn)變階段。離子摻雜改變了OCP的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，尤其體現(xiàn)在不可逆熱失重階段。

Fig. 1 The thermostability of OCP was affected by the ionic doping. TG-DTG plots of undoped OCP, Fe-OCP, and Sr-OCP.

隨著溫度的升高，OCP(100)晶面的特征衍射峰逐漸分裂出肩峰，且其強(qiáng)度隨磷灰石特征峰的出現(xiàn)而逐漸減弱甚至消失，相應(yīng)的板片晶體逐漸分解成細(xì)微片晶（Fig. 2）。該熱失重脫水過(guò)程主要改變了OCP晶體的水合層結(jié)構(gòu)，形成新的“坍縮”型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)特征與磷灰石的相近，極易轉(zhuǎn)化為類(lèi)羥基磷灰石相。Fe-OCP和Sr-OCP呈現(xiàn)出截然相反的穩(wěn)定性變化趨勢(shì)：相比于純OCP，F(xiàn)e-OCP的熱失重率更低，這源自于Fe-OCP晶體表面的納米磷酸鐵鹽沉積，掩蓋了Fe-OCP低穩(wěn)定性的事實(shí)；而Sr-OCP的良好穩(wěn)定性則直接證實(shí)了關(guān)于鍶可作OCP晶體穩(wěn)定劑的理論研究報(bào)道。

Fig. 2 Heat treatments significantly altered the morphology of OCP samples. SEM images of undoped OCP, Fe-OCP, and Sr-OCP heat-treated at different temperatures. Scale bar = 20 μm.

“坍縮”型OCP結(jié)構(gòu)的形成造成了水合層缺陷，誘使磷灰石層暴露出來(lái)，與周?chē)橘|(zhì)的相互作用更活躍，激活了晶體的表面層結(jié)構(gòu)，在一定程度上改變了產(chǎn)物的表面理化特性，進(jìn)而介導(dǎo)了相應(yīng)的蛋白吸附性能（Fig. 3）和細(xì)胞黏附鋪展性能（Fig. 4）。在離子摻雜情況下，材料的熱穩(wěn)定性差異直接影響了熱處理產(chǎn)物的活性：Fe-OCP較不穩(wěn)定，其表面呈現(xiàn)更強(qiáng)活躍度，促進(jìn)了蛋白吸附和細(xì)胞黏附以及相關(guān)的整合素基因表達(dá)；而Sr-OCP相對(duì)更穩(wěn)定，其表面更惰性，其產(chǎn)物的活性整體上變化不顯著。

熱處理不僅誘發(fā)OCP材料表層的缺陷，還促進(jìn)了材料-介質(zhì)界面區(qū)離子的吸收與釋放。“坍縮”型OCP晶體的水合層結(jié)構(gòu)缺陷還可為離子交換提供更有利和更活躍的通道。釋放出的活性離子（如Ca2+、Fe3+、Sr2+等）已被證實(shí)具有良好的成骨活性。熱處理通過(guò)改變材料的表面活性和離子釋放行為介導(dǎo)了細(xì)胞的增殖和成骨分化（Fig. 4）。值得注意的是，熱處理可提高Fe-OCP的表面活性，但會(huì)導(dǎo)致早期Fe3+釋放和部分納米磷酸鐵鹽顆粒的剝離，這在一定程度上會(huì)對(duì)早期培養(yǎng)階段的細(xì)胞增殖產(chǎn)生副作用。Sr-OCP則更為穩(wěn)定，熱處理對(duì)其主要性能無(wú)明顯影響，但熱處理仍可激活其表面，促進(jìn)其早期活性離子（Sr2+）的釋放，從而增強(qiáng)細(xì)胞的增殖活性和成骨分化能力。

Fig. 3 Heat treatments significantly altered the surface characteristics and protein behaviors of OCP samples. Surface potentials (a), specific surface areas (c), and proteins adsorption (c, d) on undoped OCP, Fe-OCP, and Sr-OCP heat-treated at different temperatures.

Fig. 4 The improved capacities of adhesion, proliferation, and osteogenic differentiation of BMSCs were determined as cultured with the heat-treated OCP samples. Adhesion-related gene expression (a), proliferation (b) and ALP activity (c) of BMSCs after co-cultured with heat-treated undoped OCP, Fe-OCP, and Sr-OCP, respectively. Data were presented as mean ± S.D., n = 4. * Heat-treated samples compared with the control sample. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001.

本研究借助熱處理手段調(diào)控了亞穩(wěn)態(tài)OCP晶體的結(jié)構(gòu)和相轉(zhuǎn)變以及相應(yīng)的性能關(guān)系，首次從熱穩(wěn)定性的角度對(duì)比研究了不同電荷和半徑的離子摻雜對(duì)磷酸鈣材料的理化性能和細(xì)胞生物學(xué)性能的影響機(jī)制，對(duì)探索離子摻雜改性策略的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究具有指導(dǎo)意義。此外，創(chuàng)新性地利用熱處理方法顯著增強(qiáng)了磷酸鈣材料的細(xì)胞相容性和成骨活性，該方法尤其對(duì)亞穩(wěn)態(tài)鈣磷相具有明顯的增益效果，可為高生物活性磷酸鈣材料的開(kāi)發(fā)提供參考依據(jù)。

原文信息

Haishan Shi, Xiaoling Ye, Jing Zhang, Tingting Wu, Tao Yu, Changren Zhou, Jiandong Ye*.

A thermostability perspective on enhancing physicochemical and cytological characteristics of octacalcium phosphate by doping iron and strontium. 

Bioactive Materials 6(2021) 1267-1282.