A Novel Hollow‐Tube‐Biphasic‐Whisker‐Modified Calcium Phosphate Ceramics with Simultaneously Enhanced Mechanical Strength and Osteogenic Activity

材料科学 胡须 陶瓷 络腮胡子 生物医学工程 股骨 机械负荷 间充质干细胞 复合材料 冶金 外科 医学 生物 细胞生物学
作者
Cong Feng,Yonghao Wu,Qipeng Li,Tinghan He,Quanle Cao,Xiangfeng Li,Yumei Xiao,Jiangli Lin,Xiangdong Zhu,Qian Zhang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (44) 被引量:12
标识
DOI:10.1002/adfm.202204974
摘要

Abstract Due to the inherent brittleness and low mechanical strength, it is still a challenge for calcium phosphate (Ca‐P) ceramics to be used in load‐bearing bone defect repair. To achieve a good balance between mechanical strength and osteogenic activity, hollow‐tube‐whisker‐modified biphasic calcium phosphate (BCP) ceramics (BCP‐HW) are successfully fabricated by an in situ growth process in the present study. Compared to the initial BCP ceramics (BCP‐C) and those with solid whiskers, BCP‐HW exhibits larger specific surface area (3.9 times vs BCP‐C) and higher mechanical strength (3.4 times vs BCP‐C), endowing it with stronger stimulation on adhesion, proliferation, and osteogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells. In an intramuscular implantation model of canine, BCP‐HW shows excellent osteoinductivity and promotes the maturation of new bone, and the resultant compressive strength of the implant increases to ≈12 MPa at 3 months postoperatively. In another critical‐sized segmental bone defect model of rabbit femur, BCP‐HW has the best repairing effect. After implantation for 6 months, much more new bone ingrowth and higher bending load are observed in BCP‐HW than BCP‐C. Collectively, these findings suggest that the in situ hollow‐tube whisker construction possesses immense potential in expanding the applications of Ca‐P ceramics to load‐bearing bone defect repair.
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