几种分散剂对纳米羟基磷灰石团聚、细胞内分布和细胞增殖的影响

作者：王任先; 曹晶晶; 王宏刚; 万奔; 刘巍峰^*

来源：中国组织工程研究, 2021, 25(16): 2500-2505.

• 骨
• 材料
• 纳米羟基磷灰石
• 团聚
• 分散
• 分散剂
• 超声
• 骨移植材料
• 细胞毒性
• 细胞分布
• 细胞增殖

背景:纳米羟基磷灰石具有优异的生物兼容性、生物活性及可修饰性,但是合成的纳米羟基磷灰石具有高比表面能,使得其在溶液中容易团聚。目的:比较超声以及不同分散剂对纳米羟基磷灰石团聚、细胞毒性及在细胞内分布的影响。方法:采用化学沉淀法合成针状纳米羟基磷灰石,高压灭菌后备用。将不同浓度的分散剂六偏磷酸纳(0,0.25,0.5,1,2 mmol/L)、柠檬酸钠(0,0.25,0.5,1,2 mmol/L)、聚甲基丙烯酸钠(0%,0.0625%,0.125%,0.25%,0.5%)分别与MC3T3E1细胞共培养,采用CCK-8法检测细胞增殖,筛选合适的分散剂作用浓度用于后续实验。将纳米羟基磷灰石溶液分5组处理:对照组不进行分散,其余4组分别进行超声分散、1 mmol/L六偏磷酸纳分散、1 mmol/L柠檬酸钠分散、0.125%聚甲基丙烯酸钠分散,检测纳米羟基磷灰石团聚尺寸。采用超声、1mmol/L六偏磷酸纳、1mmol/L柠檬酸钠、0.125%聚丙烯酸钠分散处理羟基磷灰石后分别与MC3T3E1细胞共培养,以未分散纳米羟基磷灰石与MC3T3E1细胞共培养为对照,采用CCK-8法检测细胞增殖,培养1 d时透射电镜观察下纳米羟基磷灰石在细胞内的分布。结果与结论:①1 mmol/L及更低浓度的六偏磷酸纳无明显的细胞毒性,0.25-2 mmol/L的柠檬酸钠均无明显的细胞毒性,不同浓度的聚甲基丙烯酸钠具有一定的细胞毒性,呈时间与浓度依赖性,后续实验选择1 mmol/L六偏磷酸纳、1 mmol/L柠檬酸钠、0.125%聚丙烯酸钠进行分散处理;②3种分散剂都显著降低了纳米羟基磷灰石的团聚尺寸,其中六偏磷酸纳的分散效果最好;③分散方式和分散剂的加入会显著影响纳米羟基磷灰石的生物学功能,柠檬酸钠会促进与纳米羟基磷灰石共培养的细胞增殖,超声和聚甲基丙烯酸钠会抑制与纳米羟基磷灰石共培养的细胞增殖;④透射电镜显示,对照组和超声组可见较大的纳米羟基磷灰石团聚块,团聚块存在于细胞内外;3种分散剂分散后的纳米羟基磷灰石也有团聚现象,但团聚尺寸明显变小,其中以六偏磷酸纳组的纳米团聚尺寸最小,有些纳米粒子在细胞内被双层膜包裹,形成类似"小液泡"的结构;⑤结果表明,常用的分散剂本身有一定的细胞毒性,分散剂的加入会显著降低纳米羟基磷灰石的团聚尺寸及其在细胞内的分布,影响细胞增殖。

• 单位
  北京市创伤骨科研究所; 北京积水潭医院