بررسی تاثیر میزان یون استرانسیوم بر خواص حرارتی، زیست فعالی، ضد باکتریایی و رفتار سلول‌های استئوبلاست mc3t3-e1 شیشه زیست فعال پایه سیلیکاتی

شیشه های زیست فعال قابلیت اتصال با بافت های بدن را نیز دارند، از این نظر می‌توان آن‌ها را موادی مناسب برای کاربردهایی نظیر مهندسی بافت استخوان دانست. در این پژوهش ابتدا به سنتز و بررسی تغییرات ساختاری، زیست سازگاری، زیست فعالی، رفتار زیستی و خاصیت ضد باکتریایی شیشه‌های زیست فعال پایه سیلیکاتی جانشین شده با استرانسیوم و بدون استرانسیوم پرداخته شد. برای بررسی زیست فعالی، پودر شیشه‌ها در زمان های 1، 3، 7 و 14 روز در محلول شبیه‌سازی شده با محیط بدن قرار داده شدند و قبل و بعد از بازه‌های زمانی مذکور، تغییرات و روند تشکیل لایه هیدروکسی‌آپاتایت روی سطح آن‌ها، با استفاده از پراش پرتوایکس، مطالعات طیف سنجی فروسرخ، بررسی نرخ رهایش عناصر مختلف شیشه، تغییرات ph و مطالعات ریزساختار با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، بررسی شد. نتایج آزمون‌های پراش پرتوایکس و مطالعات طیف سنجی فروسرخ، تغییرات ایجاد شده روی لایه هیدروکسی آپاتایت بلورین را نشان داد. همچنین نتایج آزمون زنده/ مرده، بررسی ریزساختار هسته و ریز رشته‌های اکتین سلول‌های استئوبلاست mc3t3e1 نشان داد که 5 درصد استرانسیوم در شیشه‌ زیست فعال پایه سیلیکاتی منجر به رشد، تکثیر و فعالیت سلول‌های استئوبلاست mc3t3e1 شد. نتایج آزمون سمیت سلولی و ارزیابی فعالیت فسفات قلیایی نشان داد که جایگزینی استرانسیوم بجای کلسیم در ترکیب شیشه زیست فعال پایه سیلیکاتی نه‌تنها سمیت سلولی ایجاد نکرد بلکه باعث تکثیر قابل‌ملاحظه و فعالیت سلول‌های استئوبلاست mc3t3e1 ‌ شد. بهبود خاصیت ضد باکتریایی شیشه‌ زیست فعال حاوی استرانسیوم بر علیه باکتری مرسا در قیاس با شیشه زیست فعال بدون استرانسیوم دیده شد.

Investigation of the Effect of Strontium Ion Content on Thermal, Bioactivity, Antibacterial Properties and Behavior of MC3T3-E1 Osteoblast Cells in Silicate-Based Bioactive Glass

Bioactive glass (BG), is able to bind to body tissues, in this regard, it can be considered suitable material for applications such as bone tissue engineering. In this study, we first synthesized and studied the structural changes, biocompatibility, in vitro bioactivity, biological behavior and antibacterial properties of silicatebased BG containing with strontium. To evaluate the bioactivity, the BG powder was placed in a simulated body fluid (SBF) solution for 1, 3, 7 and 14 days and then before and after the mentioned time periods, the changes and the process of forming a hydroxyapatite (HA) layer on their surface was studied by using Xray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), release rates of various ions elements, pH changes and scanning electron microscopy (SEM). The results of Xray diffraction tests and infrared spectroscopy studies confirmed the formation of crystalline HA layer on the BG surface. Moreover, the results of live/dead assay, nucleus microstructure and actin microfilaments of MC3T3E1 osteoblast cells showed that 5% of strontium in silicatebased bioactive glass led to the growth, proliferation and activity of MC3T3E1 osteoblast cells. The results of cytotoxicity test and evaluation of alkaline phosphate activity showed that substitution of strontium instead of calcium in silicatebased bioactive glass composition not only did not cause cytotoxicity but also caused significant proliferation and activity of MC3T3E1 osteoblast cells. Meanwhile, improvements in the antibacterial properties of strontiumcontaining bioactive glass against MRSA bacteria were observed in comparison with strontiumfree bioactive glass.