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骨质疏松症是一种常发生在绝经妇女和老年群体中的骨科疾病,其症状表现为受损的骨再生能力和增强的骨吸收能力。通常,骨质疏松症患者因骨量的减少和骨密度的降低,易发生骨折。在没有外界辅助的情况下,骨质疏松症病灶区域的骨愈合能力较差。因此,为了引入电刺激(ES)作用来改善骨质疏松症病理条件下的骨再生能力,本研究制备了一种还原氧化石墨烯(rGO)表面修饰硅酸钙(CS)生物陶瓷(rGO/CS)。首先,采用改性Hummers法先制备出氧化石墨烯(GO),随后,分别选用单一抗坏血酸(AC)还原、单一热还原,以及AC与热还原双重处理的方式将GO还原制备出rGO。结果显示,与AC还原或热还原单一的处理方式相比,AC与热还原双重处理的方式更有助于获得含氧基团少、碳原子层有序度高的rGO;而且,当热处理温度为600℃时,由AC与热还原双重处理制得的rGO,其电导率最佳。将AC还原制得的rGO粉体加到3 wt%的海藻酸钠(SA)溶液中,配成不同浓度的rGO/SA悬浮液;随后,借助旋涂工艺,在CS瓷片表面修饰了一层rGO,经600℃退火2 h后成功制得rGO/CS生物陶瓷。rGO/SA悬浮液的浓度及旋涂次数会影响rGO/CS生物陶瓷最终的表面电导率;由3 mg/mL的rGO/SA悬浮液在CS陶瓷片表面旋涂2次而制得的rGO/CS生物陶瓷,其表面电导率最佳(5512.63±516.09 S/m)。此外,当rGO/CS导电生物陶瓷浸泡在人体模拟体液中,仍展现出很好的体外矿化能力,rGO表面层不会阻碍各种羟基磷灰石晶体在其表面矿化沉积。当3μA的直流电被用于刺激在rGO/CS生物陶瓷表面培养的小鼠骨髓间质干细胞时,其碱性磷酸酶活性显著升高,且成骨相关联基因(Col-I,OC和Runx2)的表达水平也明显上调,表明ES能够进一步提高rGO/CS生物陶瓷的体外骨生成能力。rGO/CS浸提液也可以通过下调破骨相关联基因(TRAP、NFATc1、Car2和MMP-9)的表达来抑制RANKL诱导的小鼠白血病单核巨噬细胞(RAW264.7)分化为破骨细胞。此外,rGO/CS生物陶瓷中溶出的Si,不仅可以促进人脐静脉内皮细胞(HUVECs)增殖,还能提高HUVECs的迁移能力,并由此来增强体外血管生成能力。综上所述,rGO/CS导电生物陶瓷有希望在骨质疏松症病理条件下辅助骨再生。