ABSTRACT The repair of bone fractures is a clinical challenge for patients with impaired healing, such as osteoporosis. Currently, different strategies have been developed to design new biomaterials, enhancing their interactions with biological systems and conducting the cellular behavior in the desired direction to help fracture healing. In the present work, hydroxyapatite-graphene oxide (HA-GO) nanocomposites were produced and the morphological and physicochemical influences of the addition of 0.5 wt.%, 1.0 wt.% and 1.5 wt.% of GO to HA were observed. FEG-SEM and TEM analyses of HA-GO nanocomposites showed HA nanoparticles adhered to the surface of the GO sheets, suggesting an effective method to form nanostructured graphene-based biomaterials. As confirmation, physicochemical analyses by Raman, FTIR and TGA demonstrated a strong affinity between HA and GO, according to the increase of concentration from 0.5 wt.% to 1.5 wt.% GO in the HA-GO nanocomposites. Also, in order to evaluate the HA-GO nanocomposites behavior under biological microenvironment, in vitro bioactivity and indirect cytotoxicity tests were performed. FEG-SEM analyses confirmed the positive results for the bioactivity properties of HA-GO nanocomposite and indirect cytotoxicity demonstrated that even with a decrease in the hDPSCs viability and proliferation, when increasing to 1.5 wt.% of GO concentration, high level of cell viability was exhibited by HA-GO nanocomposites. These biological results suggested the 0.5 wt.% HA-GO nanocomposite as a potential bioactive bone graft and a promising biomaterial for bone tissue regeneration, when compared to the pure HA.

中文翻译：

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用于生物应用的羟基磷灰石-氧化石墨烯纳米复合粉末

摘要 骨折的修复是愈合受损患者（如骨质疏松症）的临床挑战。目前，已经开发出不同的策略来设计新的生物材料，增强它们与生物系统的相互作用，并在所需的方向上引导细胞行为以帮助骨折愈合。在目前的工作中，生产了羟基磷灰石-氧化石墨烯（HA-GO）纳米复合材料，并观察了添加 0.5 wt.%、1.0 wt.% 和 1.5 wt.% GO 对 HA 的形态和物理化学影响。HA-GO 纳米复合材料的 FEG-SEM 和 TEM 分析表明 HA 纳米颗粒粘附在 GO 片材的表面，表明这是一种形成纳米结构石墨烯基生物材料的有效方法。作为确认，拉曼物理化学分析，根据 HA-GO 纳米复合材料中 GO 浓度从 0.5 wt.% 到 1.5 wt.% 的增加，FTIR 和 TGA 显示出 HA 和 GO 之间的强亲和力。此外，为了评估 HA-GO 纳米复合材料在生物微环境下的行为，进行了体外生物活性和间接细胞毒性测试。FEG-SEM 分析证实了 HA-GO 纳米复合材料的生物活性特性和间接细胞毒性的积极结果表明，即使 hDPSCs 的活力和增殖能力下降，当 GO 浓度增加到 1.5 wt.% 时，细胞活力水平仍然很高。 HA-GO 纳米复合材料。这些生物学结果表明，与纯 HA 相比，0.5 wt.% HA-GO 纳米复合材料可作为潜在的生物活性骨移植物和有前途的骨组织再生生物材料。根据 HA-GO 纳米复合材料中 GO 浓度从 0.5 wt.% 到 1.5 wt.% 的增加。此外，为了评估 HA-GO 纳米复合材料在生物微环境下的行为，进行了体外生物活性和间接细胞毒性测试。FEG-SEM 分析证实了 HA-GO 纳米复合材料的生物活性特性和间接细胞毒性的积极结果表明，即使 hDPSCs 的活力和增殖能力下降，当 GO 浓度增加到 1.5 wt.% 时，细胞活力水平仍然很高。 HA-GO 纳米复合材料。这些生物学结果表明，与纯 HA 相比，0.5 wt.% HA-GO 纳米复合材料可作为潜在的生物活性骨移植物和有前途的骨组织再生生物材料。根据 HA-GO 纳米复合材料中 GO 浓度从 0.5 wt.% 到 1.5 wt.% 的增加。此外，为了评估 HA-GO 纳米复合材料在生物微环境下的行为，进行了体外生物活性和间接细胞毒性测试。FEG-SEM 分析证实了 HA-GO 纳米复合材料的生物活性特性和间接细胞毒性的积极结果表明，即使 hDPSCs 的活力和增殖能力下降，当 GO 浓度增加到 1.5 wt.% 时，细胞活力水平仍然很高。 HA-GO 纳米复合材料。这些生物学结果表明，与纯 HA 相比，0.5 wt.% HA-GO 纳米复合材料可作为潜在的生物活性骨移植物和有前途的骨组织再生生物材料。HA-GO 纳米复合材料中的 % GO。此外，为了评估 HA-GO 纳米复合材料在生物微环境下的行为，进行了体外生物活性和间接细胞毒性测试。FEG-SEM 分析证实了 HA-GO 纳米复合材料的生物活性特性和间接细胞毒性的积极结果表明，即使 hDPSCs 的活力和增殖能力下降，当 GO 浓度增加到 1.5 wt.% 时，细胞活力水平仍然很高。 HA-GO 纳米复合材料。这些生物学结果表明，与纯 HA 相比，0.5 wt.% HA-GO 纳米复合材料可作为潜在的生物活性骨移植物和有前途的骨组织再生生物材料。HA-GO 纳米复合材料中的 % GO。此外，为了评估 HA-GO 纳米复合材料在生物微环境下的行为，进行了体外生物活性和间接细胞毒性测试。FEG-SEM 分析证实了 HA-GO 纳米复合材料的生物活性特性和间接细胞毒性的积极结果表明，即使 hDPSCs 的活力和增殖能力下降，当 GO 浓度增加到 1.5 wt.% 时，细胞活力水平仍然很高。 HA-GO 纳米复合材料。这些生物学结果表明，与纯 HA 相比，0.5 wt.% HA-GO 纳米复合材料可作为潜在的生物活性骨移植物和有前途的骨组织再生生物材料。进行了体外生物活性和间接细胞毒性试验。FEG-SEM 分析证实了 HA-GO 纳米复合材料的生物活性特性和间接细胞毒性的积极结果表明，即使 hDPSCs 的活力和增殖能力下降，当 GO 浓度增加到 1.5 wt.% 时，细胞活力水平仍然很高。 HA-GO 纳米复合材料。这些生物学结果表明，与纯 HA 相比，0.5 wt.% HA-GO 纳米复合材料可作为潜在的生物活性骨移植物和有前途的骨组织再生生物材料。进行了体外生物活性和间接细胞毒性试验。FEG-SEM 分析证实了 HA-GO 纳米复合材料的生物活性特性和间接细胞毒性的积极结果表明，即使 hDPSCs 的活力和增殖能力下降，当 GO 浓度增加到 1.5 wt.% 时，细胞活力水平仍然很高。 HA-GO 纳米复合材料。这些生物学结果表明，与纯 HA 相比，0.5 wt.% HA-GO 纳米复合材料可作为潜在的生物活性骨移植物和有前途的骨组织再生生物材料。当 GO 浓度增加到 1.5 wt.% 时，HA-GO 纳米复合材料表现出高水平的细胞活力。这些生物学结果表明，与纯 HA 相比，0.5 wt.% HA-GO 纳米复合材料可作为潜在的生物活性骨移植物和有前途的骨组织再生生物材料。当 GO 浓度增加到 1.5 wt.% 时，HA-GO 纳米复合材料表现出高水平的细胞活力。这些生物学结果表明，与纯 HA 相比，0.5 wt.% HA-GO 纳米复合材料可作为潜在的生物活性骨移植物和有前途的骨组织再生生物材料。