Ti6Al4V界面微形貌对细胞成骨行为影响及内在机制

目的 植入材料表面微形貌被认为是影响成骨细胞行为、促进骨重建的重要因素。本研究进一步探索了植入材料表面微沟槽形貌对细胞形态、增殖和成骨分化的影响及其分子机制。方法 采用飞秒激光刻蚀技术在Ti6Al4V材料表面原位构建微结构,制备了脊宽为10μm、槽宽为20μm、槽深分别为5、10、20μm的微形貌基底;将MC3T3-E1细胞种植于上述材料基底表面,以未经处理的平面无结构Ti6Al4V材料作对照;分析了材料表面微形貌的特征及其对细胞形态和成骨向分化能力的影响;通过分子生物学技术,探索了YAP在微形貌基底对细胞成骨分化过程影响中的作用。结果 与沟槽深度为10μm/5μm及平面无结构表面相比,在沟槽深度为20μm材料表面生长的细胞表现出更明显的排列,细胞面积和细胞周长略小;微脊槽结构基底上的细胞都表达了更多的成骨标志性蛋白,且槽深为20μm的微结构材料表面成骨蛋白表达量最高;在促进细胞黏附和纵向铺展的微脊槽结构上,MC3T3-E1细胞内的YAP蛋白水平及活性增加,更易发生成骨向分化。结论 飞秒激光诱导的Ti6Al4V材料表面微沟槽结构可以促进MC3T3-E1的黏附、铺展等行为,显著增强细胞的成骨能力,沟槽深度为20μm的材料表现出更强的接触诱导作用;YAP活性增强是微形貌基底促进细胞成骨向分化的关键因素。