无机纳米粒子掺杂生物活性碳纳米纤维的制备及性能评价

背景：已有研究表明向生物惰性碳纳米纤维中引入具有成骨活性的β-磷酸三钙纳米粒子,可显著提高碳纳米纤维的生物活性,而某些二价离子掺杂的β-磷酸三钙也被报道能够促进新骨的生成. 目的：考察适量锌离子、镁离子的引入对β-磷酸三钙@碳纳米纤维材料形貌及成骨活性的影响. 方法：以聚丙烯腈、磷酸三乙酯、硝酸钙、硝酸锌、硝酸镁等为原料,采用溶胶-凝胶、静电纺丝与原位烧结碳化相结合的方法制备锌或镁离子掺杂的β-磷酸三钙@碳纳米纤维材料.将所得复合纳米纤维材料及未掺杂锌或镁离子掺杂的β-磷酸三钙@碳纳米纤维与成骨细胞MC3T3-E1体外共培养,观察细胞的黏附、增殖和形态变化. 结果与结论：β-磷酸三钙@碳纳米纤维形貌均匀,表面可见直径为数十纳米的无机粒子均匀分布,锌或镁离子的引入对纤维形貌无明显影响;复合纤维主要由碳元素组成,钙、锌、镁元素等均匀分布于纤维中,且各元素相对含量与投料比相符.与未掺杂锌或镁离子的β-磷酸三钙@碳纳米纤维相比,MC3T3-E1成骨细胞更易在锌或镁离子掺杂的β-磷酸三钙@碳纳米纤维材料表面黏附,细胞增殖和铺展状态也更好.表明在β-磷酸三钙@碳纳米纤维的基础上,引入锌或镁离子掺杂,能进一步提高材料的细胞相容性及生物活性.