鈦表面二氧化鈦納米棒微陣列促進(jìn)人牙周膜干細(xì)胞粘附、增殖及成骨分化的研究.pdf

1、目的:
　　金屬鈦(titanium，Ti)因具備良好的機(jī)械強(qiáng)度和生物相容性而在種植外科領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，然而其較差的骨結(jié)合能力和種植體周圍感染仍是引起種植體失敗的主要誘因。近年來，眾多研究者致力于Ti種植體表面改性方面的研究以改善Ti表面的生物成骨活性及抗感染能力，最終提升種植體的成功率。納米二氧化鈦(TiO2)因其良好的生物相容性和穩(wěn)定的理化性質(zhì)而在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，其中，在種植體表面改性領(lǐng)域，納米顆粒、納米管等

2、多種納米TiO2結(jié)構(gòu)亦受到廣泛的關(guān)注和研究。本研究擬在Ti表面制備一種有序排列的TiO2納米棒微陣列(TiO2 nanorod arrays，TNRs)，研究該納米結(jié)構(gòu)對人牙周膜干細(xì)胞(human Periodontal ligament cells，hPDLSCs)粘附、增殖和成骨分化的影響，以發(fā)掘出一種全新的種植體表面改性手段。
　　方法:
　　以水熱反應(yīng)和燒結(jié)方法在純Ti片表面制備TNRs結(jié)構(gòu)，拋光的Ti試樣為對照組。

3、通過掃描電鏡(scanning electron microscope，SEM)、透射電鏡(transmissionelectron microscope，TEM)、X射線衍射(X-ray diffractometer, XRD)、原子力顯微鏡(atomic force microscope，AFM)、接觸角測量及蛋白吸附等方法觀察TNRs表面形貌、晶體構(gòu)造、粗糙度及親水性質(zhì);將hPDLSCs接種至Ti和TNRs兩種試樣表面，通過4，6

4、-二脒基-2-苯基吲哚(4'，6-diamidino-2-phenylindole，DAPI)染色細(xì)胞核以計(jì)算試樣表面吸附的細(xì)胞數(shù)量，評價(jià)hPDLSCs在兩種試樣表面的早期粘附能力;通過細(xì)胞活力檢測試劑盒(cell-counting kit-8，CCK8)比較hPDLSCs在兩種試樣表面的增殖活性;通過SEM和激光共聚焦顯微鏡(Confocal Laser Scanning Microscope，CLSM)觀察hPDLSCs在兩種試樣表

5、面的細(xì)胞形態(tài);經(jīng)成骨誘導(dǎo)14d后，通過骨架染色和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(quantitative real-time polymerase chainreaction，qRT-PCR)對細(xì)胞骨架蛋白(F-actin)進(jìn)行檢測;經(jīng)成骨誘導(dǎo)7，14，21d后，通過堿性磷酸酶(Alkaline phosphatase，ALP)試劑盒、茜素紅染色、氯化十六烷吡啶(cetylpyridinium chloride，CPC)比色法、qRT-PCR和免疫印跡

6、試驗(yàn)(Western blot)評價(jià)hPDLSCs在兩種試樣表面的成骨分化能力。
　　結(jié)果:
　　SEM及TEM的結(jié)果顯示，在Ti片上合成整齊有序的直徑約100nm的TiO2納米棒;XRD結(jié)果顯示，TNRs為典型的金紅石晶型;AFM的結(jié)果顯示，TNRs試樣的表面粗糙度高于Ti試樣(P＜0.01)接觸角測量及蛋白吸附實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示TNRs試樣表面的親水性和蛋白吸附能力也優(yōu)于對照組Ti(P＜0.05);早期粘附實(shí)驗(yàn)顯示，接種24

7、h后在TNRs試樣表面的hPDLSCs粘附數(shù)量明顯多于Ti試樣(P＜0.05)，TNRs可以促進(jìn)hPDLSCs的早期粘附;CCK-8結(jié)果顯示，TNRs試樣上的hPDLSCs增殖能力明顯優(yōu)于Ti試樣(P＜0.05)，TNRs可以促進(jìn)hPDLSCs的增殖能力;SEM及CLSM觀察顯示，TNRs試樣表面的hPDLSCs較Ti表面相比，細(xì)胞骨架呈多角形，形態(tài)更為伸展;經(jīng)成骨誘導(dǎo)14d后，TNRs試樣上的hPDLSCs細(xì)胞骨架肌動蛋白F-acti

8、n的基因表達(dá)水平顯著高于Ti試樣（P＜0.05）;經(jīng)成骨誘導(dǎo)7，14，21d后，TNRs試樣表面hPDLSCs的較Ti組表現(xiàn)出更高的ALP活性及更多的鈣鹽沉積、鈣結(jié)節(jié)生成(P＜0.05)，同時(shí)，成骨相關(guān)指標(biāo)ALP、Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2(runt related transcription factor2，Runx2)、骨橋蛋白(osteopontin，OPN)在基因和蛋白水平上相較Ti組均有顯著增高(P＜0.05)。
　　結(jié)論: