生物启发的晶体碳酸盐磷灰石在生物降解聚合物基底上的生长

生物系统中的矿化是一种广泛存在但尚未完全理解的现象，涉及生物大分子与矿物核界面之间的复杂相互作用。本研究旨在理解和控制聚(α-羟基酯)模型系统中矿物的形成，以深入了解生物矿化过程并开发用于骨科组织再生的生物材料。我们特别假设提供高表面密度的阴离子功能基团将增强在模拟体液(SBF)暴露后的类骨矿物的成核和生长。聚合物表面的功能化是通过水解85:15聚乳酸-羟基乙酸(PLG)薄膜来实现的。这种处理导致表面羧酸和羟基的增加，从而使聚合物表面能显著增加，从42增加到49 dyne/cm²。处理后的聚合物在异质矿物生长方面表现出3倍的增加，并在聚合物表面生长出连续的矿物薄膜。生长在PLG表面上的矿物是碳酸盐磷灰石，是脊椎动物骨组织的主要矿物成分。矿物晶体的大小和形态依赖于溶液特性，但不受表面预水解程度的影响。通过离子结合实验研究异质碳酸盐磷灰石的生长机制，结果表明，钙的结合是由可溶性磷酸盐反离子和表面功能基团的存在独立介导的。这些发现表明，聚(α-羟基酯)材料可以通过生物仿生过程轻松进行矿化，而该系统中矿物成核的动力机制似乎比之前生物矿化理论中提出的简单静电相互作用更为复杂.