مقايسه خواص برون تني ، فيزيكي - شيميايي و ضدباكتريايي شيشه هاي زيست فعال 68S و 58S سنتز شده به روش سل - ژل

Comparative study on in vitro, physico-chemical and antibacterial properties of 58S and 68S bioactive glasses synthesized by sol-gel method

هدف اصلي اين پژوهش، مقايسه تركيب شيميايي شيشه هاي زيست فعال S58 و S68 و بررسي تاثير ميزان CaO بر تشكيل برون تني هيدروكسي آپاتايت، سميت و تكثيرسلولي سلول هاي استخواني MC3T3 همچنين خواص ضدباكتريايي سيستم سه جزئي SiO_2-CaO-P_2 O_5 سنتز شده به روش سل-ژل است. به اين منظور ابتدا، دو شيشه زيست فعال S58 (mol%: 60%SiO2 - 36%CaO - 4%P2O5) و S68 (mol%:70%SiO_2-26% CaO-4% P_2 O_5) با مقدار ثابت P_2 O_5 به روش سل-ژل تهيه شدند. سپس، تاثير ميزان CaOدر تركيباتشان بر زيست فعالي به صورت برون تني با غوطه ور كردن پودرهاي S58 و S68 در محلول شبيه سازي شده بدن (SBF) براي دوره هاي زماني تا 14 روز مورد بررسي قرارگرفت. بررسي تركيب محلول SBF با آناليز طيف سنجي پلاسماي جفت شده القايي (ICP-AES) اندازه گيري شد. همچنين، طيف سنجي تبديل فوريه مادون قرمز (FTIR)، پراش الكترونX (XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) براي بررسي تشكيل هيدروكسي آپاتايت روي سطوح شيشه هاي زيست فعال انجام شد. از سوي ديگر، آزمون هاي رنگ آميزي سلولي زنده/مرده، زوليم برمايد(MTT) و آزمون الكالين فسفاتاژ(ALP) به ترتيب به منظور بررسي كيفيت و كميت زيست پذيري سلول ها، تكثير سلول هاي MC3T3 در حضور شيشه هاي زيست فعال S58 ،S68 انجام شد. در نهايت، شيشه زيست فعال S58، با تكثير سلولي و فعاليت (ALP) سلول هاي MC3T3 افزايش يافته، زيست فعالي قابل قبول و ضد باكتريايي چشمگير بالا در برابر باكتري (MRSA)، به عنوان يك ماده زيستي مناسب تر نسبت به شيشه زيست فعال S68 به منظور بهبود عملكرد ارائه يون-هاي درماني و فاكتورهاي رشد براي مهندسي بافت استخواني معرفي مي گردد.

The major aim of this study was to evaluate the effect of CaO content on in vitro hydroxyapatite formation, MC3T3cells cytotoxicity and proliferation as well as antibacterial efficiency of sol-gel derived SiO2–CaO–P2O5 ternary system. For this purpose, first two grades of bioactive glass (BG); BG-58S (mol%: 60%SiO2–36%CaO–4%P2O5) and BG-68S (mol%: 70%SiO2–26%CaO–4%P2O5)) with the fixed P2O5 content were synthesized by sol-gel method. Second, the effect of CaO content in their composition on in vitro bioactivity was investigated by soaking the BG-58S and BG-68S powders in simulated body fluid (SBF) for time periods up to 14 days. The evolution of the SBF composition was monitored by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES) analyses. Additionally, Fourier transform infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) were performed to characterize formed hydroxyapatite on BG's surface. On the other hand, Live/dead staining, 3-(4,5dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) and alkaline phosphatase (ALP) activity assays were conducted respectively, as qualitatively and quantitatively assess for cell viability, proliferation and differentiations of MC3T3cells in presence of 58S and 68S BGs. Taken together, BG-58S with enhanced MC3T3 cells proliferation and ALP activity, acceptable bioactivity and significant high antibacterial effect against MRSA bacteria is suggested as a suitable candidate in order to further functionalizing for delivery of therapeutic ions and growth factors in bone tissue engineering.