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Surface Properties of Octacalcium Phosphate Nanocrystals Are Crucial for Their Bioactivities
ACS Omega ( IF 3.7 ) Pub Date : 2021-09-20 , DOI: 10.1021/acsomega.1c03278 Lili Fan 1, 2 , Yanmei Zhang 1 , Jiejie Hu 1 , Yuan Fang 3 , Ren Hu 1 , Wei Shi 2 , Bin Ren 1 , Changjian Lin 1 , Zhong-Qun Tian 1
ACS Omega ( IF 3.7 ) Pub Date : 2021-09-20 , DOI: 10.1021/acsomega.1c03278 Lili Fan 1, 2 , Yanmei Zhang 1 , Jiejie Hu 1 , Yuan Fang 3 , Ren Hu 1 , Wei Shi 2 , Bin Ren 1 , Changjian Lin 1 , Zhong-Qun Tian 1
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The fundamental structure–biofunction relationship of calcium phosphates (CaPs) remains unclear despite their clinical successes as important biomaterials. Herein, a series of CaP coatings with gradual change of topography and crystallinity is constructed by electrochemical deposition, and the roles of the two basic physicochemical properties are scrutinized for further understanding the mechanism behind the superior bioactivities of octacalcium phosphate (OCP). We observe a distinct modulation on cell proliferation on the prepared CaP coatings for different cells. The magnitude of the modulation seems to depend on the cellular size, and the effect is attributed mainly to the microstructure of the coatings. On the other hand, the crystallinity manifests its significance for the osteogenic property of the OCP coatings. Further transmission electron microscopy analysis and density functional theory calculations reveal a surface rich in HPO42– for the high-crystalline OCP nanocrystals. The results highlight that the nanocrystal surface properties of the OCP coatings, including the periodic structure and the HPO42– composition, may play significant roles surpassing the ion release effect in determining its osteogenic property, probably via surface spatial and/or chemical recognitions. The present findings shed light on the fundamental understanding of the structure–biofunction relationship for CaP biomaterials.
中文翻译：
磷酸八钙纳米晶体的表面特性对其生物活性至关重要
尽管磷酸钙 (CaP) 作为重要的生物材料在临床上取得了成功，但其基本结构-生物功能关系仍不清楚。在此，通过电化学沉积构建了一系列形貌和结晶度逐渐变化的 CaP 涂层，并仔细研究了两种基本物理化学性质的作用，以进一步了解磷酸八钙 (OCP) 优异生物活性背后的机制。我们观察到针对不同细胞制备的 CaP 涂层对细胞增殖的明显调节。调制的幅度似乎取决于蜂窝尺寸，其影响主要归因于涂层的微观结构。另一方面，结晶度表明其对 OCP 涂层的成骨特性的重要性。4 2–用于高结晶 OCP 纳米晶体。结果强调，OCP 涂层的纳米晶体表面特性，包括周期性结构和 HPO 4 2-成分，可能在确定其成骨特性方面发挥超越离子释放效应的重要作用，可能是通过表面空间和/或化学识别。本研究结果阐明了对 CaP 生物材料结构-生物功能关系的基本理解。
更新日期：2021-10-06
中文翻译：
磷酸八钙纳米晶体的表面特性对其生物活性至关重要
尽管磷酸钙 (CaP) 作为重要的生物材料在临床上取得了成功，但其基本结构-生物功能关系仍不清楚。在此，通过电化学沉积构建了一系列形貌和结晶度逐渐变化的 CaP 涂层，并仔细研究了两种基本物理化学性质的作用，以进一步了解磷酸八钙 (OCP) 优异生物活性背后的机制。我们观察到针对不同细胞制备的 CaP 涂层对细胞增殖的明显调节。调制的幅度似乎取决于蜂窝尺寸，其影响主要归因于涂层的微观结构。另一方面，结晶度表明其对 OCP 涂层的成骨特性的重要性。4 2–用于高结晶 OCP 纳米晶体。结果强调，OCP 涂层的纳米晶体表面特性，包括周期性结构和 HPO 4 2-成分，可能在确定其成骨特性方面发挥超越离子释放效应的重要作用，可能是通过表面空间和/或化学识别。本研究结果阐明了对 CaP 生物材料结构-生物功能关系的基本理解。
京公网安备 11010802027423号