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纳米级硼酸盐生物活性玻璃下一代皮肤愈合材料

近日,科学家借助稳态强磁场实验装置,构建了纳米级硼酸盐生物活性玻璃(Nano-HCA@BG),可有效降低硼酸盐生物玻璃的生物毒性,提高玻璃的生物相容性,并促进硼酸盐生物玻璃对皮肤修复的作用。

科学院(CAS)合肥物质科学研究所(HFIPS)王俊峰教授与福州大学张腾教授合作在这项研究中表示,“它有望成为下一代皮肤伤口修复敷料。” 相关研究发表在Chemical Engineering Journal。

硼酸盐生物玻璃是以硼元素(B)为玻璃网络基质的玻璃。具有良好的可溶性和降解性,在皮肤组织修复领域具有巨大潜力。但是,它会释放大量碱性离子,这些离子的爆炸性释放会改变玻璃材料周围组织的酸碱环境,从而抑制细胞增殖。

此外,微米级硼酸盐生物玻璃在创面与组织接触的有效表面积较小,玻璃表面的离子不利于胶原蛋白的沉积,因此愈合后创面容易形成疤痕。因此,制备一种无生物毒性、生物性能优良的纳米级硼酸盐生物玻璃是亟待解决的问题。

在这项研究中,研究人员首次使用一种特殊的流动相,通过体外熔化法对微米级硼酸盐生物玻璃进行了预处理。他们获得了纳米级(~50nm)硼酸盐生物玻璃(Nano-HCA@BG),上面覆盖着无定形羟基磷灰石(HCA)层。

在加工过程中,流动相中的离子(PO43-和CO32-)沉积在玻璃表面形成HCA层,有效抑制了残留玻璃中硼和钙的快速释放,从而减少了生物玻璃本身对细胞的毒性。

此外,HCA作为骨骼中重要的无机成分,具有良好的生物相容性,可加速诱导组织内胶原合成。

体外降解实验、细胞实验和动物实验结果表明,与现有商品化的生物活性玻璃、HCA和微米级硼酸盐生物玻璃相比,纳米HCA@BG缓释硼钙等元素能有效加速伤口愈合。细胞迁移和进一步上调伤口中血管相关生长因子的表达。

此外,玻璃表面的无定形HCA层不仅降低了玻璃的快速释放,而且促进了胶原蛋白在伤口中的沉积,进而促进了伤口的更快愈合。

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