Inhibition of osteoclast activities by SCPC bioceramic promotes osteoblast-mediated graft resorption and osteogenic differentiation.
Inhibition of osteoclast activities by SCPC bioceramic promotes osteoblast-mediated graft resorption and osteogenic differentiation.
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SCPC 生物陶瓷抑制破骨细胞活性可促进成骨细胞介导的移植物吸收和成骨分化。
DOI：
10.1002/jbm.a.37167
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Horowitz R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
El-Ghannam A;Nakamura M;Muguruza LB;Sarwar U;Hassan M;Fotawi RAI;Horowitz R.
移植部位的活骨最大化取决于许多因素。这些包括移植物材料的再吸收或周转，刺激骨形成途径而不需要向该部位添加生物分子，以及抑制损害新骨基质矿化的细胞活性。在本研究中，测量了二氧化硅-磷酸钙复合材料（SCPC）在生理溶液中的溶出曲线，并将数据输入（ANN-NARX）预测模型，以预测完全溶出所需的时间。用SCPC孵育3天的培养基的电感耦合等离子体-光学发射光谱仪离子组成分析显示，Ca浓度降低57%，Si（13.5 ± 1.8 μg/ml）、P（249.4 ± 22 μg/ml）和Na（9.3 ± 0.52 μg/ml）浓度显著增加。结合Si，P和Na离子的释放，破骨细胞的骨吸收活性被抑制，如多核酒石酸盐抗性酸性磷酸盐染色细胞和骨片上的吸收坑的体积的显著减少所示。相比之下，在常规培养基中培养的hBMSC中加入SCPC促进了Runt相关转录因子2（p< .05）、骨钙素（p< .01）和骨唾液酸蛋白（p< .01）的表达，而不是在没有SCPC的情况下生长的对照细胞。200 mg多孔SCPC颗粒在10 ml磷酸盐缓冲盐水中的预测溶出时间为6.9个月。溶解的一个重要副产品是抑制骨细胞活性和促进成骨细胞分化，从而促进骨形成。
Maximizing vital bone in a grafted site is dependent on a number of factors. These include resorption or turnover of the graft material, stimulation of bone formation pathway without a need for biological molecules added to the site and inhibition of cellular activities that compromise the mineralization of new bone matrix. In the present study, the dissolution profile of silica‐calcium phosphate composite (SCPC) in physiological solution was measured and the data were fed to (ANN‐NARX) prediction model to predict the time required for complete dissolution. The inductively coupled plasma‐optical emission spectrometer ionic composition analysis of the culture medium incubated for 3 days with SCPC showed 57% decrease in Ca concentration and a significant increase in the concentration of Si (13.5 ± 1.8 μg/ml), P (249.4 ± 22 μg/ml), and Na (9.3 ± 0.52 μg/ml). In conjunction with the release of Si, P, and Na ions, the bone resorptive activity of osteoclasts was inhibited as indicated by the significant decrease in multinucleated tartrate resistant acidic phosphate stained cells and the volume of resorption pits on bone slices. In contrast, addition of SCPC to hBMSC cultured in conventional medium promoted higher Runt‐related transcription factor 2 (p< .05), osteocalcin (p< .01), and bone sialo protein (p< .01) than that expressed by control cells grown in the absence of SCPC. The predicted dissolution time of 200 mg of porous SCPC particles in 10 ml phosphate buffered saline is 6.9 months. An important byproduct of the dissolution is inhibition of osteoclastic activity and promotion of osteoblastic differentiation and hence bone formation.
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