Although doped bioceramics have been widely investigated for biomedical applications, the codoped bioceramics remain mostly unexplored for bone regeneration applications. For example, the impact of codoping of Sr²⁺ and Fe³⁺ ions on the phase stability and cytocompatibility is not explored so far. In this perspective, the objective of the present study is to quantitatively understand this aspect in case of Fe/Sr codoped biphasic calcium phosphate (BCP). Following sol–gel synthesis, codoped BCP samples with Sr/Fe dopant concentrations of 2, 10, 20, 30, and 40 mol % as well as doped BCPs with single dopant (Sr or Fe) with similar compositions were calcined at 800 °C in air. Using extensive Rietveld analysis, the dopant content dependent crystallographic properties (e.g lattice parameters) and phase stability of HA/TCP are quantitatively assessed. In vitro cytocompatibility of codoped samples has been assessed using mouse osteoblast cells. An important observation is that, while singular dopant of Sr/Fe at 20 mol % or higher amount reduces cell viability significantly, osteoblast viability is not compromised to any significant extent on Sr/Fe codoped BCP, compared to undoped BCP. Our results indicate that one can tailor osteoblast functionality by controlling the codopant content. More importantly, all the codoped BCPs support cell proliferation, when single doped BCP exhibits significant reductionin cell viability, at dopant content of 10 mol % or higher. Cell morphological analysis supports extensive cell spreading on codoped BCPs. An attempt has been made to correlate the variation in cellular response with HA/TCP ratio and ion dissolution behavior. Taken together, the present work establishes unique advantage of Sr/Fe codoping approach toward realizing their bone replacement application.

中文翻译：

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（Fe / Sr）共掺杂的双相磷酸钙具有定制的成骨细胞功能

尽管已对生物医学应用中的掺杂生物陶瓷进行了广泛研究，但对于骨再生应用，共掺杂生物陶瓷仍未开发。例如，Sr ²⁺和Fe ³⁺共掺杂的影响离子对相稳定性和细胞相容性的影响至今尚未探讨。从这个角度出发，本研究的目的是从数量上理解Fe / Sr共掺杂双相磷酸钙（BCP）的这一方面。溶胶-凝胶合成后，将Sr / Fe掺杂浓度为2、10、20、30和40 mol％的共掺杂BCP样品以及具有相似组成的具有单一掺杂剂（Sr或Fe）的掺杂BCP于800°C煅烧在空中。使用广泛的Rietveld分析，定量评估了HA / TCP的掺杂剂含量依赖性晶体学性质（例如晶格参数）和相稳定性。使用小鼠成骨细胞已经评估了共掺杂样品的体外细胞相容性。一个重要的观察结果是，当Sr / Fe的单一掺杂量为20 mol％或更高时，会显着降低细胞活力，与未掺杂的BCP相比，在Sr / Fe共掺杂的BCP上成骨细胞的生存能力没有受到任何明显的损害。我们的结果表明，可以通过控制共掺杂物含量来定制成骨细胞功能。更重要的是，当单一掺杂的BCP在10 mol％或更高的掺杂剂含量下表现出显着的细胞活力降低时，所有共掺杂的BCP都支持细胞增殖。细胞形态分析支持在共掺杂BCP上广泛的细胞扩散。已经尝试将细胞应答的变化与HA / TCP比率和离子溶解行为相关联。综上所述，目前的工作确立了Sr / Fe共掺杂方法在实现其骨替代应用方面的独特优势。我们的结果表明，可以通过控制共掺杂物含量来定制成骨细胞功能。更重要的是，当单一掺杂的BCP在10 mol％或更高的掺杂剂含量下表现出显着的细胞活力降低时，所有共掺杂的BCP都支持细胞增殖。细胞形态分析支持在共掺杂BCP上广泛的细胞扩散。已经尝试将细胞应答的变化与HA / TCP比率和离子溶解行为相关联。综上所述，目前的工作确立了Sr / Fe共掺杂方法在实现其骨替代应用方面的独特优势。我们的结果表明，可以通过控制共掺杂物含量来定制成骨细胞功能。更重要的是，当单一掺杂的BCP在10 mol％或更高的掺杂剂含量下表现出明显的细胞活力降低时，所有共掺杂的BCP都支持细胞增殖。细胞形态分析支持在共掺杂BCP上广泛的细胞扩散。已经尝试将细胞应答的变化与HA / TCP比率和离子溶解行为相关联。综上所述，目前的工作确立了Sr / Fe共掺杂方法在实现其骨替代应用方面的独特优势。掺杂剂含量为10 mol％或更高。细胞形态分析支持在共掺杂BCP上广泛的细胞扩散。已经尝试将细胞应答的变化与HA / TCP比率和离子溶解行为相关联。综上所述，目前的工作确立了Sr / Fe共掺杂方法在实现其骨替代应用方面的独特优势。掺杂剂含量为10 mol％或更高。细胞形态分析支持在共掺杂BCP上广泛的细胞扩散。已经尝试将细胞应答的变化与HA / TCP比率和离子溶解行为相关联。综上所述，目前的工作确立了Sr / Fe共掺杂方法在实现其骨替代应用方面的独特优势。