Vật liệu composite beta-CaSiO3/beta-Ca3(PO4)2: Tiềm năng ứng dụng trong sửa chữa xương

Giới thiệu

Nghiên cứu này tập trung vào việc chế tạo và đánh giá các vật liệu composite beta-CaSiO3 (CS)/beta-Ca3(PO4)2 (TCP) với các tỷ lệ khác nhau, nhằm mục đích tạo ra các vật liệu sinh học mới có khả năng phân hủy sinh học và tiềm năng ứng dụng trong việc sửa chữa xương. Các tính chất cơ học của vật liệu composite CS-TCP được cải thiện đáng kể khi tăng hàm lượng TCP. Khả năng hình thành apatit giống xương trên bề mặt các vật liệu composite CS-TCP, với tỷ lệ phần trăm khối lượng CS dao động từ 0 đến 100%, đã được nghiên cứu trong dung dịch SBF (simulated body fluid – dịch cơ thể mô phỏng).

Khả năng hình thành Apatit và Tính chất Hóa học

Sự hiện diện của lớp apatit giống xương trên bề mặt composite sau khi ngâm trong SBF đã được xác nhận bằng các phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét trường phát xạ (FESEM) và phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR). Kết quả cho thấy khả năng hình thành apatit của composite CS-TCP tăng lên khi hàm lượng CS trong vật liệu composite tăng. Đối với các vật liệu composite chứa hơn 50% CS, bề mặt mẫu hoàn toàn được bao phủ bởi một lớp apatit dày đặc giống xương chỉ sau 3 ngày ngâm.

Các thử nghiệm hòa tan trong dung dịch đệm Tris-HCl cho thấy sự khác biệt rõ rệt tùy thuộc vào hàm lượng CS trong vật liệu composite. Tốc độ hòa tan tăng theo hàm lượng CS, cho thấy khả năng hòa tan của vật liệu composite hai pha có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi tỷ lệ CS/TCP ban đầu.

Đánh giá Sinh học và Tiềm năng Ứng dụng

Các thí nghiệm tế bào in vitro chỉ ra rằng hàm lượng pha CS cao hơn trong vật liệu composite thúc đẩy sự tăng sinh và biệt hóa của tế bào. Khi hàm lượng CS trong vật liệu composite tăng lên 50%, tốc độ tăng sinh và hoạt tính ALP của các tế bào giống xương đã có sự khác biệt đáng kể so với TCP nguyên chất (p < 0.05).

Kết quả của nghiên cứu này cho thấy vật liệu composite CS-TCP với hàm lượng CS trên 50% có tiềm năng trở thành vật liệu sửa chữa xương đầy hứa hẹn. Các nghiên cứu sâu hơn về tính tương thích sinh học và hiệu quả lâm sàng là cần thiết để xác nhận tiềm năng này.