【摘 要】
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稀土元素具有独特的物理化学性质,在工农业方面的应用非常广泛,随着纳米技术的迅猛发展,近些年来稀土纳米材料被广泛开发和应用,人体与之接触的机会越来越多,因此稀土元素的纳米颗粒不可避免地会进入人体并在体内富集,其生物安全性受到人们的广泛关注,并逐渐成为生产生活中不可忽视的新问题。很多文献报道,稀土离子与Ca2+具有相似性,易在骨组织中蓄积,取代骨骼中的钙而影响骨代谢,因此稀土离子及稀土纳米颗粒在骨修复
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稀土元素具有独特的物理化学性质,在工农业方面的应用非常广泛,随着纳米技术的迅猛发展,近些年来稀土纳米材料被广泛开发和应用,人体与之接触的机会越来越多,因此稀土元素的纳米颗粒不可避免地会进入人体并在体内富集,其生物安全性受到人们的广泛关注,并逐渐成为生产生活中不可忽视的新问题。很多文献报道,稀土离子与Ca2+具有相似性,易在骨组织中蓄积,取代骨骼中的钙而影响骨代谢,因此稀土离子及稀土纳米颗粒在骨修复和骨疾病治疗方面有广泛的研究。其中,与La3+相关的研究最多、最具有代表性,然而对于La(OH)3纳米颗粒对骨代谢的影响研究很少,因此考察La(OH)3纳米材料对骨髓间充质干细胞(BMSCs)成骨分化的影响非常重要。基于此,本文首先采用水热法制备了三种不同尺寸的La(OH)3纳米棒,通过SEM、TEM、DLS、XRD、FT-IR和TGA对其理化性质进行了表征和分析。通过MTT实验、细胞活死染色和溶血实验检测了La(OH)3纳米棒的细胞毒性和血液相容性。在BMSCs成骨分化方面,通过对细胞ALP和成骨标志基因(BMP2和Runx2)的检测,细胞形态变化分析以及矿化实验,综合评价了不同尺寸La(OH)3纳米棒对BMSCs成骨分化的影响。同时,通过荧光共定位对La(OH)3纳米棒在细胞中的分布进行了分析,探讨了La(OH)3纳米棒在溶酶体模拟液中的稳定性。实验结果表明,所制备的三种La(OH)3纳米棒尺寸明显差异,long-La(OH)3纳米棒:长643.09±123.78 nm,直径83.54±13.73 nm;medium-La(OH)3纳米棒:长254.88±56.82 nm,直径38.84±7.19 nm;short-La(OH)3纳米棒:长80.51±17.78 nm,直径33.64±5.39 nm。XRD、FTIR和TGA结果表明,三种La(OH)3纳米棒均为六方晶系,且不含其它杂质。在本实验所使用的浓度范围1.05.0μg/mL,La(OH)3纳米棒具有良好细胞活性和血液相容性。三种La(OH)3纳米棒对BMSCs成骨分化的影响有所不同,其中short-La(OH)3纳米棒促进了ALP和成骨标志基因BMP2的表达,细胞有更丰富的细胞微丝结构和更明显的伪足伸展,细胞铺展面积较对照组变大。但是三种尺寸的La(OH)3纳米棒对细胞的最终矿化均无明显影响。荧光共定位发现La(OH)3纳米棒被细胞摄取后会进入溶酶体,通过荧光强度的比较发现short-La(OH)3纳米棒进入细胞的量较多。在溶酶体模拟液中La(OH)3纳米棒会发生降解且游离La3+浓度明显降低,同时纳米颗粒形貌发生变化,推测La(OH)3会与溶酶体中的磷酸根反应生成LaPO4,从而可能对BMSCs的成骨分化产生影响。本文为镧基纳米颗粒在骨修复材料的设计和开发方面提供一定的科学依据。
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