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Physical-chemical characterization and biological assessment of simple and lithium-doped biological-derived hydroxyapatite thin films for a new generation of metallic implants
Applied Surface Science ( IF 6.3 ) Pub Date : 2018-05-01 , DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.01.008 A.C. Popescu , P.E. Florian , G.E. Stan , G. Popescu-Pelin , I. Zgura , M. Enculescu , F.N. Oktar , R. Trusca , L.E. Sima , A. Roseanu , L. Duta
Applied Surface Science ( IF 6.3 ) Pub Date : 2018-05-01 , DOI: 10.1016/j.apsusc.2018.01.008 A.C. Popescu , P.E. Florian , G.E. Stan , G. Popescu-Pelin , I. Zgura , M. Enculescu , F.N. Oktar , R. Trusca , L.E. Sima , A. Roseanu , L. Duta
Abstract We report on the synthesis by PLD of simple and lithium-doped biological-origin hydroxyapatite (HA) films. The role of doping reagents (Li2CO3, Li3PO4) on the morphology, structure, chemical composition, bonding strength and cytocompatibility of the films was investigated. SEM investigations of the films evidenced a surface morphology consisting of particles with mean diameters of (5–7) µm. GIXRD analyses demonstrated that the synthesized structures consisted of HA phase only, with different degrees of crystallinity, mainly influenced by the doping reagent type. After only three days of immersion in simulated body fluid, FTIR spectra showed a remarkable growth of a biomimetic apatitic film, indicative of a high biomineralization capacity of the coatings. EDS analyses revealed a quasi-stoichiometric target-to-substrate transfer, the values inferred for the Ca/P ratio corresponding to a biological apatite. All synthesized structures displayed a hydrophilic behavior, suitable for attachment of osteoblast cells. In vitro cell viability tests showed that the presence of Li2CO3 and Li3PO4 as doping reagents promoted the hMSC growth on film surfaces. Taking into consideration these enhanced characteristics, corroborated with a low fabrication cost generated by sustainable resources, one should consider the lithium-doped biological-derived materials as promising prospective solutions for a next generation of coated implants with rapid osteointegration.
中文翻译:
用于新一代金属植入物的简单和锂掺杂的生物衍生羟基磷灰石薄膜的物理化学表征和生物学评估
摘要 我们报告了通过 PLD 合成简单和锂掺杂的生物来源羟基磷灰石 (HA) 薄膜。研究了掺杂剂(Li2CO3、Li3PO4)对薄膜形态、结构、化学成分、结合强度和细胞相容性的作用。薄膜的 SEM 研究表明表面形态由平均直径为 (5-7) µm 的颗粒组成。GIXRD 分析表明合成的结构仅由 HA 相组成,具有不同的结晶度,主要受掺杂剂类型的影响。在模拟体液中浸泡仅三天后,FTIR 光谱显示仿生磷灰石膜显着生长,表明涂层具有高生物矿化能力。EDS 分析揭示了准化学计量目标到基材的转移,对应于生物磷灰石的 Ca/P 比率推断值。所有合成的结构都表现出亲水性,适合成骨细胞的附着。体外细胞活力测试表明,Li2CO3 和 Li3PO4 作为掺杂剂的存在促进了膜表面上的 hMSC 生长。考虑到这些增强的特性,再加上可持续资源产生的低制造成本,人们应该将锂掺杂的生物衍生材料视为下一代具有快速骨整合的涂层植入物的有前景的解决方案。体外细胞活力测试表明,Li2CO3 和 Li3PO4 作为掺杂剂的存在促进了膜表面上的 hMSC 生长。考虑到这些增强的特性,再加上可持续资源产生的低制造成本,人们应该将锂掺杂的生物衍生材料视为下一代具有快速骨整合的涂层植入物的有前景的解决方案。体外细胞活力测试表明,Li2CO3 和 Li3PO4 作为掺杂剂的存在促进了膜表面上的 hMSC 生长。考虑到这些增强的特性,再加上可持续资源产生的低制造成本,人们应该将锂掺杂的生物衍生材料视为下一代具有快速骨整合的涂层植入物的有前景的解决方案。
更新日期:2018-05-01
中文翻译:
用于新一代金属植入物的简单和锂掺杂的生物衍生羟基磷灰石薄膜的物理化学表征和生物学评估
摘要 我们报告了通过 PLD 合成简单和锂掺杂的生物来源羟基磷灰石 (HA) 薄膜。研究了掺杂剂(Li2CO3、Li3PO4)对薄膜形态、结构、化学成分、结合强度和细胞相容性的作用。薄膜的 SEM 研究表明表面形态由平均直径为 (5-7) µm 的颗粒组成。GIXRD 分析表明合成的结构仅由 HA 相组成,具有不同的结晶度,主要受掺杂剂类型的影响。在模拟体液中浸泡仅三天后,FTIR 光谱显示仿生磷灰石膜显着生长,表明涂层具有高生物矿化能力。EDS 分析揭示了准化学计量目标到基材的转移,对应于生物磷灰石的 Ca/P 比率推断值。所有合成的结构都表现出亲水性,适合成骨细胞的附着。体外细胞活力测试表明,Li2CO3 和 Li3PO4 作为掺杂剂的存在促进了膜表面上的 hMSC 生长。考虑到这些增强的特性,再加上可持续资源产生的低制造成本,人们应该将锂掺杂的生物衍生材料视为下一代具有快速骨整合的涂层植入物的有前景的解决方案。体外细胞活力测试表明,Li2CO3 和 Li3PO4 作为掺杂剂的存在促进了膜表面上的 hMSC 生长。考虑到这些增强的特性,再加上可持续资源产生的低制造成本,人们应该将锂掺杂的生物衍生材料视为下一代具有快速骨整合的涂层植入物的有前景的解决方案。体外细胞活力测试表明,Li2CO3 和 Li3PO4 作为掺杂剂的存在促进了膜表面上的 hMSC 生长。考虑到这些增强的特性,再加上可持续资源产生的低制造成本,人们应该将锂掺杂的生物衍生材料视为下一代具有快速骨整合的涂层植入物的有前景的解决方案。