生物活性玻璃–二氧化锰复合支架的制备与表征

作者：施吉翔; 翟东; 朱敏^*; 朱钰方^*

来源：无机材料学报, 2022, 37(04): 427-435.

• 生物活性玻璃支架
• 二氧化锰
• 氧化应激
• 三维打印
• 骨组织工程

骨修复支架在植入缺损处后出现的炎症与氧化应激有关,其中过氧化氢(H2O2)浓度过高是引起氧化应激的主要原因之一。二氧化锰(MnO2)能够通过催化分解H2O2来消除植入物周围环境过量的H2O2,同时催化H2O2分解产生的氧气(O2)能够缓解骨缺损处因血供不足而导致的缺氧环境,从而有利于骨组织再生与骨缺损修复。本研究采用简单的氧化还原法在3D打印制备的生物活性玻璃(BG)支架表面原位沉积MnO2颗粒,得到BG-MnO2复合支架(BGM),赋予BG支架清除H2O2的同时提供O2的能力。研究结果表明, BGM支架表面沉积MnO2含量随反应溶液中高锰酸钾浓度升高而增加,其抗压强度随MnO2含量增加而增强,但这些支架的孔隙率和降解速度基本保持不变。更为重要的是, BGM支架能够在H2O2环境中持续催化分解H2O2产生O2,当不同Mn含量的BGM(BGM5和BMG9)支架在浓度为2 mmol/L的H2O2溶液中催化分解H2O2产生的O2能使溶液中饱和氧浓度分别达到8.4和11 mg/L。细胞实验结果表明, BGM支架对骨髓间充质干细胞的增殖和碱性磷酸酶活性有一定促进作用。因此, BGM支架在骨组织修复领域具有较大的应用潜力。

• 单位
  中国科学院上海硅酸盐研究所; 上海理工大学