多孔HA-BaTiO3復(fù)合材料對成骨細(xì)胞功能影響的體外研究.pdf

1、目的:研究HA/BaTiO3（羥基磷灰石/鈦酸鋇）復(fù)合生物壓電陶瓷材料的結(jié)構(gòu)因素和極化處理對MG63細(xì)胞黏附、增殖和分化等功能的影響，為新型生物壓電植入材料的研發(fā)奠定理論基礎(chǔ)。
　　材料和方法:采用冰模板法(ice-templating method)技術(shù)制備致密的和孔隙度分別為40％、50％、60％的多孔HA/BaTiO3復(fù)合壓電陶瓷材料，用MTT法行細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)細(xì)胞為小鼠成纖維細(xì)胞L929;采用體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)將不同孔隙度多

2、孔HA/BaTiO3復(fù)合壓電陶瓷材料與成骨細(xì)胞共培養(yǎng)，設(shè)致密壓電陶瓷組（A組）為對照組、設(shè)40％孔隙度組（B組）、50％孔隙度組（C組）、60％孔隙度組（D組）為實(shí)驗(yàn)組，比較各組材料對成骨細(xì)胞黏附、增殖和分化功能的影響;取50％孔隙度組HA/BaTiO3復(fù)合材料，置于硅油中，110℃下在2.5 kV/mm直流高壓電場中極化20 min，采用體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)極化后將復(fù)合材料與成骨細(xì)胞共培養(yǎng)，設(shè)非極化材料組為對照組，極化材料組為實(shí)驗(yàn)組，比較兩組

3、材料對成骨細(xì)胞黏附、增殖和分化功能的影響，實(shí)驗(yàn)細(xì)胞為人成骨肉瘤細(xì)胞MG63。
　　結(jié)果:
　　1) MTT檢測結(jié)果顯示:90％BaTiO3組，70％BaTiO3組與50％BaTiO3組HA/BaTiO3復(fù)合壓電陶瓷材料的浸提液對L929均無細(xì)胞毒性;
　　2)不同孔隙度多孔HA/BaTiO3復(fù)合壓電陶瓷材料MG63復(fù)合共培養(yǎng)培養(yǎng)3、7、14d后，體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)檢測MG63增殖，結(jié)果顯示:C組＞B組＞D組＞A組，其中B組與

4、D組間細(xì)胞數(shù)量差異無顯著性(P＞0.05)，其余各組組間比較差異顯著(P＜0.05);掃描電鏡顯示:復(fù)合多孔壓電陶瓷材料與MG63復(fù)合培養(yǎng)14d后，A組細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則，平鋪于材料表面，復(fù)層生長，幾乎看不到壓電陶瓷材料表面結(jié)構(gòu)，細(xì)胞多呈長梭形，偽足較多;B組細(xì)胞多呈不規(guī)則多邊形，伸展良好，多個(gè)細(xì)胞突起牢固附著在材料表面的顆粒間，少量細(xì)胞進(jìn)入孔隙內(nèi)，形成向內(nèi)生長的趨勢;C組及D組MG63細(xì)胞開始向孔內(nèi)生長，細(xì)胞偽足以吊橋狀附著于孔壁表面雙側(cè)

5、顆粒之上，形成細(xì)胞橋，部分細(xì)胞呈垂直向生長，較多的細(xì)胞已長入材料孔隙內(nèi)，多個(gè)細(xì)胞突起牢固附著在材料孔壁的顆粒之上且在孔隙內(nèi)相互連結(jié)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);體外實(shí)驗(yàn)3d時(shí)檢測MG63分化，B組C組D組試樣堿性磷酸酶(alkaline phosphatase ALP)、骨鈣素(boney-carboxyglutamic acidBGP)含量均高于A組，差異顯著(P＜0.05)，B組C組D組之間含量差異無顯著性(P＞0.05);培養(yǎng)7d、14d ALP

6、、BGP含量C組＞D組＞B組＞A組，其中，ALP含量C組、D組間差異無顯著性(P＞0.05)，BGP含量B組、D組間差異無顯著性(P＞0.05)，其余各組兩兩間差異顯著(P＜0.05)。
　　3)極化處理的多孔HA/BaTiO3試樣與MG63復(fù)合共培養(yǎng)培養(yǎng)3、7、14d后，體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示極化組與非極化組材料間細(xì)胞數(shù)量、堿性磷酸酶、骨鈣素含量差異無顯著性(P＞0.05)。SEM檢查發(fā)現(xiàn):7d時(shí)成骨細(xì)胞細(xì)胞形態(tài)不規(guī)則，主要平鋪于

7、材料表面，貼壁生長，細(xì)胞多呈長梭形，偽足較多，較多的細(xì)胞突起附著在材料表面的顆粒間，極化組進(jìn)入多孔結(jié)構(gòu)的成骨細(xì)胞數(shù)量多于對照組，對照組與極化組細(xì)胞黏附形貌沒有明顯區(qū)別;14d時(shí)細(xì)胞形態(tài)同7d時(shí)，貼壁生長細(xì)胞數(shù)量明顯增多，并呈復(fù)層生長，形成疊瓦狀或者網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
　　結(jié)論:
　　1)不同BaTiO3含量的多孔HA/BaTiO3壓電陶瓷材料無細(xì)胞毒性;
　　2) HA/BaTiO3的結(jié)構(gòu)因素影響MG63細(xì)胞功能，不同孔隙度的