Page 27 - 《精细化工》2023年第3期

第 3 期 李雨晴，等: 硅酸钙类骨水泥改性研究进展 ·483·

成。然而，如图 3b 和 d 所示，在 SBF 中浸泡 3 d 提液或直接在复合材料上生长的黏附性和存活率，
后 V0-CSC 表面被磷酸钙部分覆盖，V1-CSC 完全被 在细胞与材料共培养 7 d 后，HA/C 3 S 复合骨水泥表
球形磷酸钙覆盖，说明 CaCO 3 的加入使 C 2 S 具有更 面完全被细胞覆盖，而未复合的 CSC 表面只有约
好的 HA 形成能力。 50%~70%的面积被细胞覆盖。JI 等 [86] 将硅酸三钙/
CSC 具有良好诱导 HA 沉积的能力，形成的 HA 海藻酸钠/半水硫酸钙（C 3 S/SA/C¯SH）三元有机/无
结构与人体骨骼中纳米 HA 形态相似。CSC 中离子 机复合骨水泥用于体外和体内成骨研究。结果发现，
的溶解增加了 SBF 对 HA 的过饱和程度，导致 HA C 3S/SA/C¯SH（35%/35%/30%，质量分数），无机物含
在样品表面的沉淀，一旦 HA 核形成，HA 核就通过 量 65%（质量分数）复合骨水泥处理的骨髓间充质干
3–
2+
消耗周围液体中的 Ca 和 PO 4 自发地生长 [81] 。 细胞增殖与黏附性良好，ALP 活性增强，钙沉积增加，
2+
一般认为，在模拟体液环境中，Ca 过饱和度 成骨相关基因表达增加；Micro-CT 和组织切片结果也
增加不足以促进材料表面 HA 的形成 [82] ，对 CSC 复 证明，其具有更好的骨形成和骨整合能力。
合浆体在模拟体液中的矿化机理的研究表明，CSC
2+
复合浆体在浸泡过程中，先溶出 Ca ，并与 SBF 中
+
–
的 H 进行离子交换，在材料的表面形成 HSiO 3 层（Si
–
—OH），由于 HSiO 3 层带有负电荷，吸引溶液中带
2+
正电的 Ca ，并形成无定形带正电荷的 Ca-Si 层，
2–
再吸引溶液中带负电荷的 HPO 4 形成无定形 Ca-P 化
合物，随之成核、结晶并生长成 HA，但是，HA 的形
–
成与 CSC 的含量有关，当 CSC 含量较低时，HSiO 3
层仅集中在 CSH 团聚体周围，从而限制了 CSH 团
聚体中 HA 晶体的形成。当 CSC 含量增加到一定程度
–
时，HSiO 3 足以在复合浆体内分散，并为 HA 晶体提
供更多的成核位点，一旦 HA 核形成，HA 核就通过
3–
2+
消耗周围液体中的 Ca 和 PO 4 自发地生长，从而在整
个复合浆体中形成均匀的 HA 层 [83-84] 。如图 4 所示，
SEM 图中样品形貌和 EDX 结果均证实，样品表面已
形成 HA 层。
2.3.3 细胞相容性
骨修复材料的基本要求是无细胞毒性、好的生

物相容性，掺杂离子以及与有机物复合均可提高硅
酸钙类骨水泥的生物相容性。 图 4 CaSO 4 •1/2H 2 O-Ca 3 SiO 5 复合浆体（0 Ca 3 SiO 5 ）在
ZHAO 等 [85] 研究表明，C 3 S 在溶液中释放的高 SBF 中浸泡 4 d 后表面结晶的 EDX 分析（箭头表
[83]

示复合材料中用于 EDX 分析的晶体）
2–
H 2 SiO 4 浓度溶液对成纤维细胞和成骨细胞均具有 Fig. 4 EDX analysis of the crystals on the surface of
良好的细胞相容性。GUO 等 [24] 研究发现，β-C 2 S 的 CaSO 4 •1/2H 2 O-Ca 3 SiO 5 composite paste with (0
溶解产物对成纤维细胞和间充质干细胞的黏附与增 Ca 3 SiO 5 ) after soaking in SBF for 4 d (The arrow
indicates the crystals for EDX analysis within the
2+
殖有积极作用。ELTOHAMY 等 [58] 发现，Zn 取代部 composites) [83]
2+
2+
分 Ca 的 CSC 在培养液中缓慢释放出的 Zn 大幅度
提高了大鼠骨髓基质干细胞（BMSCs）的增殖能力 C 2 S、C 3 S 及其复合水泥具有良好的细胞相容
和碱性磷酸酶（ALP）活性，促进小鼠单核巨噬细 性，在骨替代材料领域显示出良好的应用前景 [87] 。
胞白血病细胞（RAW 264.7）中破骨细胞的形成〔在 2.3.4 抗菌活性
核因子 κB 受体活化因子配体（RANKL）存在下〕。 POGGIO 等 [88-89] 研究表明，C 3 S 和以硅酸盐为
HUANG 等 [77] 研究表明，随着 Sr 含量的增加，Sr-CSC 主的 MTA 盖髓材料具有良好的细胞相容性，与
2–
2+
的降解速率增加，从而使释放的 Sr 和 H 2 SiO 4 水平 MDpc-23 细胞共培养 24、48 和 72 h 后，细胞生存
提高，有助于增强细胞相容性、ALP 活性、骨钙素 率分别为 92%、100%和 72%；同时，C 3 S 盖髓材料
分泌以及人脐带来源间充质干细胞的矿化。 对血链球菌有较好的抑菌活性，抑制区晕达到 3.5 nm。
LIU 等 [69] 研究发现，HA/C 3 S 复合骨水泥中， BHAVANA 等 [90] 研究发现，与粪肠球菌、念珠菌和
HA 的存在可有效地提高 L929 和 MG-63 细胞在浸 大肠杆菌相比，C 3 S 对变形链球菌具有良好的抑菌