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锰离子是骨组织工程材料研究领域中的后起之秀2023-04-12 08:42:35

锌离子可以提高骨组织工程材料的生物相容性和抗菌性,能促进骨髓间充质干细胞成骨分化和内皮细胞血管生成。锌合金作为可降解医用金属材料,具有适中的降解速率,释放低浓度的锌离子促进成骨,将锌合金用于骨组织工程,有望成为骨缺损修复的一种新途径。但锌及锌合金的力学性能较差,质地较软难以塑型,因此在临床的应用中受到限制。锌离子在应用研究中存在许多问题,锌离子在细胞内的作用机制缺少实验验证,锌基支架植入体内后生物相容性、降解行为以及骨修复性能还需进一步的研究。

锰元素是人体正常生理活动中必不可少的微量元素,与多种生理功能有关,是人体内多种酶的辅助因子,能维持正常的代谢过程,还能刺激免疫细胞增殖,增强人体的免疫力。锰离子具有良好的生物相容性,能够促进硫酸软骨素的合成,发挥促进软骨细胞外基质合成的作用。研究表明,将锰离子掺入生物材料,能够改善材料的力学性能并赋予其一定的抗菌性,同时锰离子还能够改善材料的耐腐蚀性,增强其降解性能,提高材料的生物相容性,进一步提升生物材料诱导成骨的活性。与镁离子、锌离子和锶离子等近些年研究较多的金属离子相比,锰离子是骨组织工程材料研究领域中的后起之秀。
 
尚文博采用溶胶-凝胶法成功制备了锰掺杂的β-磷酸三钙材料,并采用致孔剂法制备了多孔支架,结果表明锰离子的掺杂对诱导类骨磷灰石的生成无明显作用,但可以提高β-磷酸三钙生物陶瓷支架的维氏硬度。YU等将大鼠骨髓间充质干细胞置于含锰离子的植入物表面进行培养,通过观察发现,大鼠骨髓间充质干细胞的成骨相关基因表达和胶原沉积率增加;与不含锰离子的植入物相比,含锰离子的植入物抗菌活性更强。邓翠君采用化学沉淀法制备了锰离子掺杂的β- 磷酸三钙材料,并利用3D打印技术制备了骨-软骨一体化支架,体内植入实验结果表明,锰离子可通过激活缺氧诱导因子信号通路诱导软骨细胞进行分化,促进骨组织修复。李淼通过水热法制备锰离子掺杂的羟基磷灰石,研究发现,这种材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有90%以上的抗菌能力,可以促进大鼠纤维细胞的增殖分化,并提高成骨细胞的分化能力。
 
出自《金属离子在骨组织工程中的应用》作者高雪钰,张文涛,孙天泽。