Understanding in vivo response and mechanical property variation in MgO, SrO and SiO₂ doped β-TCP.
Understanding in vivo response and mechanical property variation in MgO, SrO and SiO₂ doped β-TCP.
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DOI：
10.1016/j.bone.2011.03.685
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发表时间：
2011-06-01
期刊：
影响因子：
4.1
通讯作者：
Bandyopadhyay, Amit
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bose, Susmita;Tarafder, Solaiman;Banerjee, Shashwat S.;Davies, Neal M.;Bandyopadhyay, Amit
本工作的目的是评估 MgO、SrO 和 SiO2 掺杂对 β-磷酸三钙 (β-TCP) 机械和生物性能的影响，以实现用于颌面和脊柱融合应用的 β-TCP 系统的受控吸收动力学。我们制备了四种不同成分的致密 TCP 压块，i) 纯 β-TCP，ii) 1.0 wt 的 β-TCP。 % MgO + 1.0 重量% SrO，iii) β-TCP，含 1.0 wt.% % SrO + 0.5 重量% SiO2，和 iv) β-TCP，重量为 1.0。 % MgO + 1.0 重量% SrO + 0.5 重量% SiO2，通过单轴压制并在 1250 °C 下烧结。由于 β-TCP 中掺杂了 MgO，在 1250 °C 烧结温度下观察到 β 相稳定性。在模拟体液 (SBF) 中体外矿化 16 周，显示未掺杂和掺杂样品上磷灰石生长良好。 TCP 样品在 SBF 中的强度退化受到掺杂剂化学和掺杂剂量的显着影响。所有样品的抗压强度均显示出在 16 周的时间段内 SBF 发生了降解，且降解动力学各不相同。 MgO/SrO/SiO2 掺杂样品没有表现出强度损失，而未掺杂 TCP 显示在 16 周的研究中最大强度损失从 419 ±28 MPa 到 158 ±28 MPa。对于 MgO/SrO 掺杂 TCP，强度损失是缓慢且逐渐的。 TCP 掺杂 1.0 wt. % MgO 和 1.0 wt.在雄性 Sprague-Dawley 大鼠中进行 16 周测试时，% SrO 显示出优异的体内生物相容性。组织形态学分析表明，与未掺杂的 TCP 相比，MgO/SrO 掺杂的 TCP 通过优异的早期骨重塑促进了成骨。
The aim of this work is to evaluate the influence of MgO, SrO and SiO2 doping on mechanical and biological properties of β-tricalcium phosphate (β-TCP) to achieve controlled resorption kinetics of β-TCP system for maxillofacial and spinal fusion application. We prepared dense TCP compacts of four different compositions, i) pure β-TCP, ii) β-TCP with 1.0 wt. % MgO + 1.0 wt. % SrO, iii) β-TCP with 1.0 wt. % SrO + 0.5 wt. % SiO2, and iv) β-TCP with 1.0 wt. % MgO + 1.0 wt. % SrO + 0.5 wt. % SiO2, by uniaxial pressing and sintering at 1250 °C. β phase stability is observed at 1250 °C sintering temperature due to MgO doping in β-TCP. In vitro mineralization in simulated body fluid (SBF) for 16 weeks shows excellent apatite growth on undoped and doped samples. Strength degradation of TCP samples in SBF is significantly influenced by both dopant chemistry and amount of dopant. Compressive strengths for all samples show degradation in SBF over the 16 week time period with varying degradation kinetics. MgO/SrO/SiO2 doped sample shows no strength loss, while undoped TCP shows the maximum strength loss from 419 ±28 MPa to 158 ±28 MPa over the 16 week study. In case of MgO/SrO doped TCP, strength loss is slow and gradual. TCP doped with 1.0 wt. % MgO and 1.0 wt. % SrO shows excellent in vivo biocompatibility when tested in male Sprague-Dawley rats for 16 weeks. Histomorphology analysis reveals that MgO/SrO doped TCP promoted osteogenesis by excellent early stage bone remodeling as compared to undoped TCP.
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10.1016/j.jeurceramsoc.2008.04.028
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