多孔純鈦種植體表面BMP-2基因薄層的組裝、性能和生物學(xué)評價.pdf

1、鈦金屬種植體與周圍骨組織之間的快速牢固結(jié)合是口腔種植手術(shù)面臨的一個關(guān)鍵性難題，如將治療基因固定在純鈦或鈦合金材料的表面，可以改善種植體表面特征，提高材料表面的生物活性，促進種植體與骨組織之間早期達到骨性結(jié)合。本研究旨在應(yīng)用基因治療技術(shù)和層層自組裝技術(shù)在多孔純鈦表面組裝上BMP-2基因薄層，對改性后的表面進行表征以及對體內(nèi)外生物學(xué)效應(yīng)進行評價。
　　 首先將純鈦表面打磨拋光及噴砂酸蝕，形成多孔狀結(jié)構(gòu)。研究表明該鈦片表面帶負電荷，將

2、鈦片浸沒于殼聚糖溶液中(5mg/ml，PH=2.8，帶正電荷)20分鐘，使鈦片表面均勻的帶上一層正電荷。接著分別以透明質(zhì)酸鈉溶液(0.5mg/ml，PH=7.2，帶負電荷)和陽離子脂質(zhì)體/pEGFP-C1-BMP-2質(zhì)粒復(fù)合物溶液(帶正電荷)充當(dāng)聚電解質(zhì)，通過層層自組裝方法將這兩種聚電解質(zhì)組裝到多孔純鈦片表面。X射線光電子能譜儀分析發(fā)現(xiàn)涂層表面氮元素的含量隨著涂層的組裝而升高。接觸角實驗顯示涂層表面的可濕性隨著鈦片表面聚電解質(zhì)組裝層數(shù)的

3、變化而出現(xiàn)有規(guī)律的變化。對pEGFP-C1-BMP-2質(zhì)粒DNA熒光標記結(jié)果顯示鈦片表面質(zhì)粒的量隨著組裝層數(shù)的增加而增加。以上結(jié)果證明質(zhì)粒DNA被成功組裝到了純鈦表面。細胞轉(zhuǎn)染實驗證明該基因涂層可以成功轉(zhuǎn)染MC3T3-E1細胞并表達EGFP蛋白。
　　 接下來在含rhBMP-2基因涂層、去除基因質(zhì)粒的涂層及空白對照組鈦片上培養(yǎng)細胞MC3T3-E1細胞，觀察細胞在表面上的粘附，增殖及分化情況。在含基因涂層鈦片表面上培養(yǎng)的細胞能夠持

4、續(xù)表達分泌rhBMP-2蛋白達18天。生物學(xué)評價結(jié)果表明該表面明顯促進了MC3T3-E1細胞的增殖及骨向分化，其中堿性磷酸酶和骨鈣素的蛋白表達水平得到上調(diào)，而RT-PCR結(jié)果顯示細胞在該基因涂層表面上培養(yǎng)12天后骨鈣素mRNA水平顯著上調(diào)，而培養(yǎng)6天和12天后堿性磷酸酶和Osterix的mRNA水平也顯著上調(diào)。
　　 最后，我們將組裝了rhBMP-2基因涂層的種植體和空白組種植體同期植入12只beagle犬下頜骨中，分別于植入后

5、4，8，12周處死，并進行扭力測試和硬組織切片觀察。動物實驗表明，基因涂層促進了動物體內(nèi)的早期成骨，增加了種植體和骨組織之間的結(jié)合強度，特別是植入8周后涂層組扭力值顯著大于對照組。硬組織切片顯示植入4周和8周后基因涂層使種植體螺紋內(nèi)骨面積增加，但3個觀察時間點均未有顯著統(tǒng)計學(xué)差異。
　　 本研究探索了利用生物化學(xué)方法在鈦種植材料表面構(gòu)建生物活性基因涂層的可行性，基因涂層的構(gòu)建在分子及細胞水平促進成骨細胞的成骨分化，并在一定程度上