复合锶离子光交联海藻酸盐水凝胶支架的机械和生物学性能

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.1711

中国组织工程研究 ›› 2019, Vol. 23 ›› Issue (18): 2880-2887.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.1711

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复合锶离子光交联海藻酸盐水凝胶支架的机械和生物学性能

赵德路¹，铁朝荣¹，王新¹，朱怀安²，杨偲偲¹，李晓保¹，尹苗¹

¹武汉大学中南医院口腔医学中心，湖北省武汉市 430071；²华中科技大学同济医学院附属武汉儿童医院口腔科，湖北省武汉市 430014

收稿日期:2019-01-14 出版日期:2019-06-28 发布日期:2019-06-28
通讯作者: 尹苗，博士，主治医师，武汉大学中南医院，湖北省武汉市 430071
作者简介:赵德路，1992 年生，安徽省六安市人，汉族，武汉大学在读硕士，主要从事骨组织工程研究。
基金资助:
国家自然科学基金青年科学基金项目(81500899)，项目负责人：尹苗

Effects of adding strontium ions into photocrosslinked alginate hydrogels on its mechanical and biological properties

Zhao Delu¹, Tie Chaorong¹, Wang Xin¹, Zhu Huaian², Yang Sisi¹, Li Xiaobao¹, Yin Miao¹

¹Center of Stomatology, Zhongnan Hospital of Wuhan University, Wuhan 430071, Hubei Province, China; ²Department of Stomatology, Affiliated Wuhan Children’s Hospital of Tongji Medical College of Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430014, Hubei Province, China

Received:2019-01-14 Online:2019-06-28 Published:2019-06-28
Contact: Yin Miao, MD, Attending physician, Center of Stomatology, Zhongnan Hospital of Wuhan University, Wuhan 430071, Hubei Province, China
About author:Zhao Delu, Master candidate, Center of Stomatology, Zhongnan Hospital of Wuhan University, Wuhan 430071, Hubei Province, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China (Youth Program), No. 81500899 (to YM)

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

锶：是一种银白色带黄色光泽的碱土金属，广泛存于土壤、海水中，是人体必需的微量元素，也是成骨必不可少元素之一。实验证明，锶具有促进成骨细胞活性但抑制破骨细胞活性的作用，可促进骨的再生和改建。

光交联海藻酸盐水凝胶：海藻酸盐又称海藻酸胶、褐藻酸盐或藻酸盐，由1→4)-β-交联的D-甘露糖醛酸和1→4)-α-交联的古洛糖醛酸组成的长链聚合物，主要存在于褐藻和细菌之中；通过在海藻酸盐上接枝光交联基团(如2-氨乙基甲基丙烯酸酯盐酸盐)，经紫外线引发共价交联制备成水凝胶，即光交联海藻酸盐水凝胶，其具有良好的理化性能和生物相容性，已是生物材料研究的热点。

背景：光交联藻酸盐水凝胶以其良好的稳定性、可控性和生物相容性而备受关注，然而其作为骨组织工程支架仍存在不足之处，如强度不足、细胞黏附性能较差、缺乏骨诱导性等。

目的：在光交联海藻酸盐水凝胶支架中复合锶离子，探究其机械和生物学性能变化。

方法：在甲基丙烯酸酯化海藻酸盐形成光交联水凝胶后，分别浸泡于不同浓度(0，10，30，50，80，100 mmol/L)锶离子溶液中，制备携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶，测量其溶胀率、弹性模量，并用扫描电镜和能谱仪分析材料表面形态和元素。将MC3T3-E1细胞分别接种于不同浓度携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶表面，培养第4小时，Live/Dead染色观察细胞黏附情况；培养第3天，Live/Dead染色观察细胞伸展情况。

结果与结论：①扫描电镜显示，随着引入锶离子浓度的升高，携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶的致密程度增加，孔径减小；②能谱仪检测显示，随着引入锶离子浓度的增加，携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶表面锶离子含量递增；③随着引入锶离子浓度的增加，携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶溶胀率呈逐渐降低的趋势，弹性模量呈逐渐升高的趋势；④随着引入锶离子浓度的提高，MC3T3-E1细胞在携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶表面的早期黏附率呈递增趋势，细胞伸展越来越好；⑤结果表明，在光交联海藻酸盐水凝胶中引入锶离子，可提高其机械性能，促进细胞的黏附伸展。

ORCID: 0000-0002-1054-6002(赵德路)
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 藻酸钠, 锶, 光交联, 光交联海藻酸盐水凝胶, 骨组织工程, 骨诱导, 水凝胶支架, 锶离子, 支架机械性能

Abstract:

BACKGROUND: Photocrosslinked alginate gels have been attracting great interest due to its good stability, controllability and biocompatibility. However, as bone tissue engineering scaffolds, it still has some deficiencies, such as insufficient strength, poor cell adhesion performance and lack of bone induction.

OBJCTIVE: To explore the changes of mechanical and biological properties of photocrosslinked alginate gels doped strontium ions.

METHODS: After methacrylated alginate to form photocrosslinked methacrylated alginate hydrogels, photocrosslinked alginate hydrogels chelated strontium ions strontium ion-co-photocrosslinked methacrylated alginate were prepared by soaking photocrosslinked methacrylated alginate in strontium ion solution of different concentrations (0, 10, 30, 50, 80 and 100 mmol/L). The swelling ratio and elastic modulus of the gels were measured, and the surface morphology and elements of the materials were analyzed by scanning electric microscope and energy dispersive spectroscopy, respectively. MC3T3-E1 cells were seeded on the surface of photocrosslinked alginate gels that were incorporated with different concentrations of strontium ion for 4 hours, and then live/dead staining was used to observe the cell adhesion. The cell spreading on day 3 was determined by live/dead staining.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) Scanning electron microscope showed that the density of photocrosslinked alginate gels increased and the pore size decreased with the increase of strontium ion concentration. (2) Energy dispersive spectroscopy showed that the strontium content on the surface of the gels increased along with the augment of the strontium ion concentration. (3) With the increase of strontium ion concentration, the swelling ratio of the hydrogels gradually decreased while the elastic modulus of photocrosslinked alginate gels gradually increased. (4) As strontium ion concentration increased, the early adhesion rate of MC3T3-E1 cells on the surface of photocrosslinked alginate gels was on a rise, and the cell extension gradually became better. (5) In summary, the addition of strontium ions into the photocrosslinked alginate gels can improve its mechanical properties and promote cell adhesion and extension.

Key words: sodium alginate, strontium, photocrosslinked, photocrosslinked alginate gels, bone tissue engineering, bone induction, hydrogels, strontium ions, mechanical properties of scaffold

中图分类号:

赵德路，铁朝荣，王新，朱怀安，杨偲偲，李晓保，尹苗. 复合锶离子光交联海藻酸盐水凝胶支架的机械和生物学性能[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(18): 2880-2887.

Zhao Delu, Tie Chaorong, Wang Xin, Zhu Huaian, Yang Sisi, Li Xiaobao, Yin Miao. Effects of adding strontium ions into photocrosslinked alginate hydrogels on its mechanical and biological properties[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2019, 23(18): 2880-2887.

图/表（结果） 8

2.1 ¹H核磁共振检测结果 ¹H核磁共振结果如图2所示，甲基丙烯酸酯基团接入后，海藻酸盐的核磁图谱有明显变化，会形成新的特征峰，主要为丙烯基上的H在6.1和 5.7 ppm处的a峰；甲基上的H在1.8 ppm处的c峰；亚甲基上的H在3.1 ppm处的d峰。通过接枝上的丙烯基团上H(a峰)与海藻酸盐上固有H(b峰)的峰面积比，计算出甲基丙烯酸酯化海藻酸材料的双键接枝率约为21.7%。

2.2 水凝胶扫描电镜和能谱仪检测结果扫描电镜观察结果如图3所示，材料均表现为疏松多孔状，其中Sr-0组、Sr-10组和Sr-30组结构较疏松，孔隙大，孔径多在100 μm以上；随着锶离子浓度的升高，水凝胶的致密程度增加，孔径减小，在Sr-100组中显得致密一些，孔径明显小于 100 μm。

能谱仪测试结果见图4和表2，经氯化锶浸泡后，在Sr-10、Sr-30、Sr-50、Sr-80和Sr-100组样本表面均可检测到锶元素，随着锶离子引入量的增加，水凝胶表面锶离子的X射线能谱图峰也在不断增高，其含量随着锶离子引入量的增加而递增；此外，随着锶离子的引入，样本中钠元素的含量呈递减趋势，钠离子逐渐减少。钠离子的减少和锶离子的增加，提示锶离子替代了羧基上的钠离子。

2.3 水凝胶溶胀率变化各组凝胶的溶胀动力学如图5所示，溶胀过程中随着时间的推移，各组水凝胶的尺寸变化不一，在同一时间点，携锶离子浓度越高水凝胶的尺寸越小，见图5A；各组水凝胶的溶胀率如图5B所示，随着时间的推移各组水凝胶均有溶胀，溶胀率逐渐变大，在同一时间点，与Sr-0组相比，其余携锶水凝胶组的溶胀率明显降低(P < 0.05)，并且在Sr-10、Sr-30、Sr-50和Sr-80几组中，随着锶离子浓度的提高，水凝胶的溶胀率明显降低(P < 0.05)，Sr-100组的溶胀率稍低于Sr-80组，但无明显差异 (P > 0.05)。

2.4 水凝胶弹性模量检测结果各组水凝胶的弹性模量如图6所示，随着锶离子浓度的提升，携锶光交联海藻酸盐水凝胶的弹性模量明显升高。Sr-0组的弹性模量为(8.15± 0.81) kPa，锶离子的引入，明显增强了水凝胶的弹性模量，并且随着锶离子浓度的升高而增加，Sr-100组的弹性模量为(140.19±16.59) kPa，远大于Sr-0组的弹性模量(P < 0.05)，但Sr-10组的弹性模量与Sr-0组相比差异无显著性意义(P > 0.05)。

2.5 水凝胶表面细胞早期黏附率材料的黏附性能由接种细胞在其表面的早期黏附效率来评价。从图7A来看，随锶离子浓度的提高，黏附在携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶上的细胞数量呈递增趋势，其细胞早期黏附率如图7B所示，Sr-0组细胞黏附率为(5.00±0.82)%，随着复合锶离子浓度的提高，细胞在水凝胶表面的早期黏附率明显提高(P < 0.05)，Sr-100组材料表面细胞黏附率达(23.75±1.11)%。

2.6 水凝胶表面细胞伸展情况细胞的伸展状况也是判断材料黏附能力的重要指标。如图8A所示，细胞接种第3天，Sr-0组表面细胞多呈圆形，随着锶离子的引入，水凝胶材料表面可见一些长圆或多角形细胞。通过统计形状因子进行分析，对比Sr-0组(0.85±0.10)，复合锶离子后水凝胶的细胞形状因子明显减小，见图8B，随着锶离子浓度的提高，水凝胶表面细胞形状因子呈递减趋势，分别为0.82±0.07，0.79±0.07，0.76±0.09，0.71±0.08，0.69±0.07。

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引言

长久以来，骨缺损都是临床治疗的难点，目前治疗骨缺损的方法主要是骨移植，自体骨移植效果最好，但存在用量有限、增加患者痛苦等问题，而异体骨移植又存在排斥反应和感染等风险，骨组织工程因而成为寻找合适骨替代物的研究重点。理想的骨组织工程支架，除了具备基本的无细胞毒性、无免疫排斥、可降解和良好的机械性能外，还应能促进种子细胞的黏附、增殖和分化。基于这些要求，支架材料常需要进行多种改进，如接枝黏附基团、载生长因子、结构改性等^[1-2]。

海藻酸盐具有生物相容性好、可降解及来源广等优点，目前已被广泛应用于组织工程、载药等生物医学领域。传统海藻酸盐支架主要是通过二价阳离子与海藻酸盐单体发生离子交联形成，其交联时聚合速度非常快，常导致水凝胶结构不均匀，且凝胶中的二价阳离子易与周围环境发生离子交换，进而导致凝胶溶解，失去凝胶特性^[3]。为了提高海藻酸盐支架的稳定性，光照交联法应运而生，通过在海藻酸盐上接枝光交联基团，经紫外线引发共价交联，制备水凝胶^[4]。近年来，光交联海藻酸盐水凝胶凭借良好的理化性能和生物相容性成为海藻酸盐材料研究的热点，然而其作为骨组织工程支架仍存在不足之处，如强度不足、细胞黏附性能较差、缺乏骨诱导性等。

大量研究表明，某些二价阳离子具有潜在的生物学作用，能调控细胞的黏附、增殖、分化，甚至组织形成^[5-7]，如Liu等^[8]发现，锌改性磺化聚醚醚酮可明显促进细胞成骨分化和骨组织形成；Yin等^[5]将镁离子引入光交联的海藻酸盐水凝胶，发现可促进细胞的黏附伸展；锶离子的引入，可促进成骨细胞成骨活性^[9-10]。在支架材料中引入二价阳离子，已成为改善材料生物性能的新途径，此方法不仅成本低，还具有较好的稳定性，不像载细胞因子、蛋白、药物存在变性失效的风险。锶是人体重要的微量元素，是成骨必不可少元素之一^[11]。锶离子可通过离子交联引入海藻酸盐，其亲和力高于钙离子^[12]。有文献报道，锶离子会增加细胞在支架材料表面的黏附^[13-14]，能有效调控成骨细胞和破骨细胞的活性，促进骨的再生和改建^[15-17]；并能刺激细胞分泌血管内皮生长因子，促进支架内的血管生成^[18]。因此，锶离子在骨组织工程支架的构建中有着良好的应用前景。

研究拟首次将锶离子通过离子交联方式引入到光交联海藻酸盐水凝胶中，利用海藻酸钠交联后离子释放的特性，提高支架的生物活性，制备具有优良机械性能和生物学性能的新型骨组织工程支架。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

材料方法

1.1 设计细胞材料体外实验。

1.2 时间及地点实验于2017年9月至2018年8月在武汉大学第二临床学院医学科研中心和武汉大学基础医学院完成。

1.3 材料合成用相关材料介绍，见表1。

实验用主要试剂：海藻酸钠、2-氨乙基甲基丙烯酸酯盐酸盐、2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮(I2959)、二乙酸荧光素钠、碘化丙锭(美国Sigma公司)；α-MEM、胎牛血清(HyClone公司)；24孔和96孔培养板(NEST公司)；0.25%胰酶消化液(Gibco公司)；2-(N-吗啡啉)乙磺酸(Amresco公司)；N-羟基-硫代琥珀酰亚胺、1-乙烷基-(二甲基氨丙基)-含碳硝化甘油(上海源叶生物科技有限公司)；氯化钠、氯化锶、丙酮和氢氧化钠(国药集团化学试剂有限公司)。

实验用主要仪器：核磁共振仪(Bruker AVANCE Ⅲ 500，Bruker公司)；多功能酶标分析仪(PE Enspire，PerkinElmer公司)；精密电子天平(Mettler Toledo公司)；倒置荧光显微镜(IX73，Olympus，Japan)，电铸机械测试仪(Bose公司)；紫外线灯(Model EA-180/FC，Spectroline公司)；扫描电镜(VEGA 3 LMU，TESCAN公司)。

1.4 实验方法

1.4.1 甲基丙烯酸酯化海藻酸盐的合成在室温下，将6 g海藻酸盐溶于600 mL去离子水中(diH₂O)，并且加入17.53 g NaCl和5.86 g 2-(N-吗啡啉)乙磺酸，磁力搅拌过夜；然后使用5 mol/L的NaOH滴定，使溶液pH=6.5，再分别加入1.59 g N-羟基-硫代琥珀酰亚胺和5.25 g 1-乙烷基-(二甲基氨丙基)-含碳硝化甘油，5 min后，加入2.28 g 2-氨乙基甲基丙烯酸酯盐酸盐[N-羟基-硫代琥珀酰亚胺、1-乙烷基- (二甲基氨丙基)-含碳硝化甘油、2-氨乙基甲基丙烯酸酯盐酸盐加入的摩尔比为1∶2∶1]，避光反应1 d。1 d后，将反应液倒入3 000 mL丙酮中使产物甲基丙烯酸酯化海藻酸析出，并经布氏漏斗真空抽滤，产物重新溶于600 mL diH₂O。待产物完全溶解后，将溶液分装到透析袋(相对分子质量3 500)中，用diH₂O透析3 d，每12 h更换一次去离子水。透析完成后用滤膜(孔径0.22 μm)过滤，冻干。经¹H核磁共振计算藻酸盐上甲基丙烯酸酯基团的接枝率。

1.4.2 携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶的制备将甲基丙烯酸酯化海藻酸及光引发剂I2959分别以20，1 g/L的质量浓度溶解于去离子水中，配制水凝胶前体溶液。将前体溶液转入96孔板，每孔160 µL，用紫外线灯(波长365 nm，强度1.7 mW/cm²)照射20 min，制备光交联海藻酸盐水凝胶。之后，将其分别置于0，10，30，50，80，100 mmol/L的氯化锶溶中反应浸泡30 min，即可得到携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶(分别命名Sr-0、Sr-10、Sr-30、Sr-50、Sr-80和Sr-100)。反应原理见图1。

1.4.3 场发射扫描电镜观察水凝胶将各组携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶在大量去离子水中溶胀24 h，清洗3次后，-40 ℃下冷冻干燥24 h，喷金处理，扫描电镜拍照观察水凝胶表面形态，用连接在扫描电镜上的X射线能谱仪分析胶体表面成分。

1.4.4 水凝胶溶胀率测试将各组携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶冷冻干燥后，称质量，记为m₁。将各组样本转移至12孔板中，每孔加入4 mL去离子水，置于37 ℃的温箱中进行溶胀。在设定的时间点(1，3，5，7 d)分别将水凝胶取出，迅速用滤纸吸干表面水分，称质量，记为m₂。水凝胶的溶胀率(Q)可通过如下公式计算：Q=m₂/m₁(n=4)。

1.4.5 水凝胶弹性模量测试用游标卡尺来测量各组携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶的直径和厚度。然后，用电铸机械测试仪来测试位移-力曲线，再转换成应力-应变曲线来计算弹性模量(n=4)。

1.4.6 细胞在水凝胶材料表面的培养将凝胶前体溶液滴加至玻璃板表面，用厚度为1 mm的盖玻片作为间隔，盖上另一块玻璃板，制备表面更平整的携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶。将制备的凝胶切成1 cm×1 cm的水凝胶块，置于12孔板中。将MC3T3-E1细胞按2×10⁸ L^-1的细胞浓度接种于凝胶表面，每孔加液量为20 μL，放入细胞培养箱。细胞黏附4 h后，PBS洗去未黏附的细胞。培养的第4小时和第3天，Live/Dead双染试剂染色后，置荧光显微镜下观察细胞的黏附和伸展状况(n=4)。在镜下随机选取2个视野观察并拍照。Live/Dead双染试剂由二乙酸荧光素和碘化丙锭组成，二乙酸荧光素可进入活细胞胞质，降解发出强绿色荧光；碘化丙锭可进入死细胞胞核，发出红色荧光。

细胞在凝胶表面的早期黏附率及细胞伸展状况利用Image-Pro Plus 6.0来进行统计分析。在培养第4小时，观察并计算细胞的黏附状况：早期黏附率=黏附细胞量/接种细胞量×100%。细胞培养第3天，观察并计算细胞伸展状况，细胞伸展状态用细胞形状因素来描述，计算公式如下：F=4πA/P²。其中，π代表圆周率，A代表细胞包括伪足在内所占的面积，P为细胞的周长。当黏附的细胞为正圆形时，F=4π(πR²)/ (2πR)²=1。F越小，细胞在材料表面伸展越好。每张图片随机筛选散落的10个细胞进行统计，每组测算细胞数为80个。

1.5 主要观察指标 ①甲基丙烯酸酯化海藻酸盐的双键接枝率；②携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶表面形态和表面元素成分；③携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶支架的溶胀率；④携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶的弹性模量；⑤携锶离子光交联海藻酸盐水凝胶支架的早期细胞黏附率和细胞伸展情况。

1.6 统计学分析所有数据以x(_)±s的形式表示，采用SPSS 19.0统计软件包进行单因素方差分析或t 检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

讨论

随着骨组织工程的快速发展，骨组织工程支架被大量研究，这些支架材料有各自的优势，但同时也都存在着不足。因此，很多研究着力改良骨组织工程支架的机械性能和生物学性能，以综合各方面的优点来制备优良的骨组织工程支架。实验创新性地将锶离子复合到光交联海藻酸盐水凝胶中，以制备具有良好机械性能和生物学性能的骨组织工程支架。

¹H核磁共振检测表明，2-氨乙基甲基丙烯酸酯盐酸盐已成功接枝到海藻酸盐上，接枝率约为21.7%，这说明只有一小部分羧基参与缩合反应，光交联海藻酸盐仍拥有结合二价离子进行离子交联的能力^[19]。经X射线能谱分析检测，各组复合锶离子的水凝胶表面均可检出锶元素，且随着锶离子引入量的增加，材料表面的锶元素含量升高，钠元素含量降低，这提示光交联海藻酸中羧基上的钠离子与锶离子发生了离子交换，即锶离子通过离子交联结合到了光交联海藻酸支架中。扫描电镜下，各组水凝胶均呈疏松酸盐发生离子交联反应^[20-22]，各组凝胶在溶胀性能上的显著差异，很可能是交联剂锶离子浓度的升高使凝胶交联度增加所致。弹性模量测试结果显示，随着锶离子引入量的升高，水凝胶的机械性能明显提高。水凝胶的机械性能影响到支架在体内的长期稳定性^[23]，良好的机械性能是理想生物支架必备的条件之一。实验中机械性能的变化，可能是由于光交联与离子交联共同作用，形成了双交联网状结构，这种结构能吸收额外的应力，更有利于应力的分散^[24]。综合扫描电镜、X射线能谱分析、溶胀率和弹性模量的分析结论，作者认为锶离子可通过离子交联成功地复合到光交联海藻酸盐上，并且调整锶离子的浓度可一定范围内调控海藻酸盐水凝胶的机械性能。

锶离子的潜在生物学作用，是此次研究的重要内容。细胞与材料之间的相互作用直接影响到细胞的生物学行为，而优良的细胞黏附能有效激活细胞增殖及分化的信号传导通路，促进组织形成^[25-27]。此次研究显示，通过引入一定量的锶离子，海藻酸盐水凝胶支架表面的细胞黏附和伸展均有明显改善。此次研究中，Sr-0组的细胞早期黏附率仅为(5.00±0.82)%，但随着锶离子浓度的增加，水凝胶表面的细胞黏附率不断增加，Sr-100组的早期黏附率(23.75±1.11)%为Sr-0组的4倍多，同时细胞因子也有明显减小，这些说明锶离子的引入可改善水凝胶的细胞黏附伸展，但具体的机制不清楚。有文献证明，一些二价金属离子可通过调控细胞表面整合素受体的途径来促进细胞的黏附^[28-30]，如镁离子。而近些年来有许多的研究发现，锶离子可促进细胞的黏附伸展。Birgani等^[31]及Jiang等^[13]证实将锶离子引入支架中，可明显促进细胞的黏附和伸展。Chen等^[32]将锶引入钛板的氧化层中，发现其能够增加骨髓基质干细胞的早期黏附率。Zhang等^[33]发现，含有锶离子羟基磷灰石表面的细胞黏附性能更好。细胞在支架材料表面的黏附是一个复杂过程，受多重因素影响，如材料表面的形貌、亲疏水性、机械强度、电荷量等^[33-35]。研究表明，细胞在更加坚硬的材料底物表面贴壁得更快、伸展更完全，相对稳定的溶胀率也会让材料更易贴附和伸展^[36]。实验水凝胶细胞黏附性能的改善，可能是由于锶离子增加了水凝胶的机械强度，并降低了水凝胶的膨胀率，使细胞在胶体表面有个相对稳定的环境，利于细胞的黏附伸展。关于锶离子能否直接作用于细胞从而促进细胞黏附，还需要进一步的实验研究来证实。

综上所述，复合锶离子到光交联海藻酸盐水凝胶支架中，可改善支架的机械性能，并利于其表面细胞黏附和伸展，是一种有前景的骨组织工程支架，有望应用在骨组织修复中。此外，有研究表明，锶离子对成骨细胞的增殖分化及支架内的血管形成均有促进作用^[37-40]，将在随后的研究中进一步验证。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

复合锶离子光交联海藻酸盐水凝胶支架的机械和生物学性能

Effects of adding strontium ions into photocrosslinked alginate hydrogels on its mechanical and biological properties

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