亲水性钛表面微纳米形貌对人牙周膜成纤维细胞增殖与成骨分化的影响

目的:探讨亲水性钛表面微纳米形貌对人牙周膜成纤维细胞(periodontal ligament cells, PDLCs)增殖与成骨分化的影响。方法:前期已通过阳极氧化法和喷砂碱热法构建相似微纳米形貌,但显示不同亲水性的钛表面,两组钛片表面接种PDLCs,采用CCK8法在培养1、4、7、14天时检测PDLCs细胞活性;第7天和14天时检测总蛋白浓度与碱性磷酸酶(ALP)活性,并在第7天时检测成骨标志物ALP、I型胶原(COL1)与成骨特异性转录因子2 (RUNX2)的mRNA表达水平。采用SPSS13.0软件包对数据进行统计学分析。结果:相比阳极氧化组,亲水性更强的喷砂碱热组PDLCs在接种4、7、14天后细胞活性更高;培养7、14天后,喷砂碱热组PDLCs的总蛋白浓度、ALP活性均高于阳极氧化组;第7天时,喷砂碱热组PDLCs中ALP、COL1与RUNX2的mRNA表达水平均高于阳极氧化组。结论:喷砂碱热组钛表面微纳米形貌较阳极氧化组显著促进PDLCs增殖与成骨分化,该过程可能与其良好的亲水性有关。

p53/CXCL12在亲水性钛表面微纳米形貌促进人牙周膜成纤维细胞成骨分化中的作用

目的:探讨p53/CXCL12在亲水性钛表面微纳米形貌促进人牙周膜成纤维细胞(periodontal ligament cells,PDLCs)成骨分化中的作用。方法:前期已采用阳极氧化法和喷砂碱热法构建相似微纳米形貌但亲水性不同钛表面,两组钛表面接种PDLCs,第7天时Western免疫印迹检测p53、CXCL12表达水平;小干扰RNA (Si-p53、SiCXCL12)转染PDLCs,检测分别敲低其表达后p53、CXCL12表达水平变化,比较碱性磷酸酶(ALP)活性,成骨标志物ALP、I型胶原(COL1)、成骨特异性转录因子(RUNX2) mRNA水平变化。采用SPSS13.0软件包对数据进行统计学分析。结果:相比阳极氧化组,亲水性更优喷砂碱热组PDLCs中p53表达降低,CXCL12表达升高。Sip53转染PDLCs后,p53表达降低,CXCL12表达升高。Si-CXCL12转染PDLCs,CXCL12水平降低,p53水平无明显变化,但ALP、COL1与RUNX2的mRNA水平均显著升高。结论:亲水性钛表面微纳米形貌可下调p53,促进CXCL12表达升高,进而促进PDLCs成骨分化。

钛表面微纳米形貌对大鼠骨髓间充质干细胞形态与成骨功能的影响

目的:观察钛表面微纳米形貌对大鼠骨髓间充质干细胞(r BMMSCs)形态与成骨功能的影响。方法:根据纯肽片表面形貌分为4组,抛光清洁后的光滑钛(S)作为对照组,微米形貌(R)、微纳米形貌(R5、R20)为实验组,表面分别接种r BMMSCs,培养3 d后使用场发射扫描电镜观察细胞形态及用共聚焦显微镜观察细胞骨架;成骨诱导培养14 d后,在微纳米形貌表面染色观察胶原分泌水平及半定量分析、细胞外基质矿化水平定性观察与半定量分析。结果:相比于光滑组,微纳米组表面细胞形态呈多极性,板状和丝状伪足较多,细胞骨架更明显,胶原分泌和矿化水平明显较高(P<0.05)。结论:钛表面微纳米形貌可明显影响大鼠骨髓间充质干细胞形态、促进细胞骨架形成与成骨功能。

钛表面微纳米形貌通过p53诱导大鼠骨髓间充质干细胞成骨分化的研究

目的:初步探讨钛表面微纳米形貌对大鼠骨髓间充质干细胞(rat bone marrow mesenchymal stem cells,r BMSCs)成骨分化的影响,以及p53在该过程中的作用。方法:以光滑纯钛表面为对照,采用喷砂碱热法构建微纳米形貌钛表面。钛片表面接种r BMSCs,在3天、7天时检测碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性,实时荧光定量PCR检测7天时成骨标志物ALP、I型胶原(collagen-I,COL1)与成骨特异性转录因子(runt related transcription factor 2,RUNX2)的m RNA表达,同时比较p53表达水平变化。通过小干扰RNA(p53-Si)转染r BMSCs,检测光滑钛片表面上r BMSCs的p53表达、ALP活性以及成骨标志物m RNA表达变化。采用SPSS13.0软件包对数据进行统计学分析。结果:相比光滑纯钛表面,喷砂碱热组钛表面呈三维网状纳米多孔结构,为微纳米钛表面。喷砂碱热组r BMSCs细胞ALP活性比光滑纯钛组增加,ALP、COL1与RUNX2的m RNA表达水平明显上调,但伴有p53表达降低。小干扰RNA(p53-si RNA)转染r BMSCs并在光滑钛表面培养后,ALP活性升高,ALP、COL1、RUNX2的m RNA表达量显著增加。结论:钛表面微纳米形貌通过下调p53促进r BMSCs成骨分化。

纯钛表面微纳米形貌对MC3T3-E1细胞的调控作用及机制研究

目的:研究纯钛表面微纳米形貌对成骨前体细胞MC3T3-E1黏附、迁移及成骨分化的调控作用及机制。方法:纯钛表面抛光作为对照、接种MC3T3-E1细胞作为对照组;采用酸蚀+20 V电压阳极氧化的方法在纯钛表面制备微纳米形貌、接种MC3T3-E1细胞作为微纳米形貌组,转染阴性对照(NC)-siRNA或整合素α2-siRNA作为微纳米形貌+si-NC组、微纳米形貌+si-整合素α2组,给予二甲基亚砜(DMSO)或细胞外调节蛋白激酶(ERK)抑制剂PD98058作为微纳米形貌+DMSO组、微纳米形貌+PD98059组,检测黏附数目、迁移率、成骨诱导分化后OD_(540)及整合素α2、p-ERK、Runx2的表达水平。结果:电镜下观察,酸蚀+20 V电压阳极氧化制备得到管径100 nm的微纳米形貌。微纳米形貌组的黏附数目、迁移率、OD_(540)及整合素α2、p-ERK、Runx2的表达水平均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。微纳米形貌+si-整合素α2组的黏附数目、迁移率、OD_(540)及整合素α2、p-ERK、Runx2的表达水平均低于微纳米形貌+si-NC组,差异有统计学意义(P<0.05)。微纳米形貌+PD98059组的黏附数目、迁移率、OD_(540)及p-ERK、Runx2的表达水平均低于微纳米形貌+DMSO组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:纯钛表面微纳米形貌显著促进MC3T3-E1细胞黏附、迁移及成骨分化,这一促进作用与激活整合素α2/ERK/Runx2通路有关。

亲水性钛表面微纳米形貌对大鼠骨髓间充质干细胞增殖与成骨分化的影响

目的探讨亲水性钛表面微纳米形貌对大鼠骨髓间充质干细胞(r BMSCs)增殖与成骨分化的影响。方法采用阳极氧化法和喷砂碱热法分别构建微纳米形貌钛表面,检测其亲水性。钛片表面接种r BMSCs,采用细胞计数试剂盒-8(CCK8)法在培养1、3、5、7 d时检测r BMSCs细胞活性;第7天和14天时检测总蛋白浓度与碱性磷酸酶(ALP)活性,并在第7天时检测成骨标志物ALP、I型胶原(COL1)与成骨特异性转录因子2(RUNX2)的m RNA表达水平。采用t检验比较2组水静态接触角、CCK-8、总蛋白浓度以及成骨分化PCR检测指标。结果阳极氧化组钛表面呈规则有序纳米管阵列,喷砂碱热组呈三维网状纳米多孔结构,二者具有相似的微纳米形貌,阳极氧化组水静态接触角大于喷砂碱热阻[(83.3±2.3)°vs(47.7±2.0)°],差异具有统计学意义(t=11.54,P<0.001)。相比阳极氧化组,喷砂碱热组r BMSCs细胞增殖能力均有所增强,接种3、5、7 d后喷砂碱热组r BMSCs细胞活性均明显高于阳极氧化组(0.66±0.03 vs 0.52±0.03;1.15±0.06 vs 0.85±0.05;1.58±0.07 vs1.26±0.07),且差异具有统计学意义(t=2.962、3.845、3.183,P=0.042、0.018、0.033);培养7、14 d后,喷砂碱热组r BMSCs的总蛋白浓度高于阳极氧化组[(389±45)μg/ml vs(226±32)μg/ml;(1070±59)μg/ml vs(760±65)μg/ml],差异具有统计学意义(t=3.319、3.518,P=0.029、0.025);第7、14天时喷砂碱热组钛表面r BMSCs的ALP活性高于阳极氧化组[(2.11±0.32)U/gprot vs(1.00±0.21)U/gprot;(6.13±0.57)U/gprot vs(3.92±0.51)U/gprot],差异具有统计学意义(t=2.912、2.976,P=0.043、0.041);第7天时,喷砂碱热组r BMSCs中ALP、COL1与RUNX2的m RNA表达水平均高于阳极氧化组(1.86±0.24 vs 1.00±0.15;2.05±0.16 vs 1.00±0.14;2.28±0.18 vs 1.00±0.12),差异具有统计学差异(t=3.383、5.012、5.710,P=0.028、0.007、0.005)。结论相比阳极氧化组,喷砂碱热组钛表面微纳米形貌具有更强的促r BMSCs增殖与成骨分化能力,该过程可能与其良好的亲水性有关。

纯钛表面不同管径微纳米改性对大鼠骨髓间充质干细胞生物学行为的影响

目的:观察不同管径的微纳米形貌(micro/nano-topography,MNT)对大鼠骨髓间充质干细胞(rat bone marrow mesench ymal stem cells,rBMMSCs)生物学行为的影响。方法:采用抛光、酸蚀、不同电压下阳极氧化的方法,制备具有不同纳米管管径的MNT钛试样。实验分组:抛光组(PT),5V、10V和20V微纳米形貌组(MNT5、MNT10、MNT20)。场发射扫描电镜下观察试样表面形貌,比较纳米管管径的差异。将rBMMSCs接种于试样表面12h后,通过场发射扫描电镜观察细胞形态。分别在细胞接种3d和7d,采用CCK-8对试样表面的细胞活力进行检测。荧光实时定量PCR检测成骨相关基因Runx-2、ALP、OCN和BMP2的表达。细胞成骨诱导培养7d、14 d和21d后,分别行碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)、胶原和矿化结节染色及半定量分析。结果:MNT5、MNT10、MNT20试样表面可见分布均匀的不同管径纳米管结构,纳米管管径依次在30nm、50nm、100nm左右。细胞在MNTs表面明显伸长,呈不规则梭形,且在伸长的两极可见大量丝状伪足,且在MNT20组表现最明显。另外,随着纳米管管径的增大,细胞内成骨相关基因表达水平逐渐升高,ALP合成、胶原分泌和矿化水平也逐渐增强。结论:不同管径的微纳米形貌可引起rBMMSCs细胞形态的变化,且随着纳米管管径大增大,微纳米形貌的诱导细胞成骨能力增强。

两种微/纳米化处理对钛种植体表面理化性能影响的实验研究

目的:评价纯钛经氢氟酸酸蚀+阳极氧化及氢氟酸酸蚀+磁控溅射处理后纯钛表面涂层的理化性能。方法:30个纯钛钛片平均分成两组,A组进行氢氟酸酸蚀+阳极氧化处理,B组进行氢氟酸酸蚀+磁控溅射处理。处理后的样品通过扫描电镜(SEM)、原子力学显微镜(AFM)观察其表面形貌,通过X射线能谱分析(EDS)、X射线衍射物相(XRD)观察表面化学成分,通过环氧树脂对接拉伸实验检测涂层的结合强度。结果:SEM显示两种表面处理后都可形成微/纳米级表面形貌,其中A组表面形貌为纳米管;B组表面形貌为纳米柱。AFM显示两种表面处理后形成的微/纳米级表面,粗糙度相近。EDS显示两种处理的表面都载入氟元素,其中B组以钛酸锶为靶材进行溅射后,表面载入锶元素。XRD显示两种表面主要晶相均为α钛。环氧树脂对接拉伸实验显示B组结合强度高于A组(P<0.01)。结论:两种处理方法在纯钛表面构建了不同结构的微/纳米涂层,其中氢氟酸酸蚀+磁控溅射表面载入锶元素,但都未形成新的晶相。磁控溅射组涂层的结合强度优于阳极氧化组。

微纳米二氧化钛膜的制备及体外生物学评价

目的:研究微纳米形貌二氧化钛膜的体外生物学性能,旨在寻找适合牙种植颈部软组织附着的钛表面微结构。方法:依据阳极氧化电压分为150V、180V、200V组,及机械抛光组;BCA法测定材料表面蛋白吸附;通过变形链球菌粘附和L929细胞粘附能力进行评价。结果:检测结果为机械抛光组呈浅的微沟纹,等向排列,表面光滑;阳极氧化组表面粗糙,呈椭圆形微孔,大小分布不一,直径约10 nm～2μm,孔间隔为半圆形突起,突起直径为100-500 nm。BSA吸附量,180V组吸附牛血清白蛋白量最大;变形链球菌菌悬液OD值提示各组间均存在显著性差异(p<0.05),其中180V组和200V组间差异最大,180V组菌悬液细菌量最少;L929细胞在各组钛片表面生长良好,各组钛片对细胞没有明显的毒性。cck-8测量值提示,180V组和200V组表面细胞粘附量均大于其它组(p<0.05)。讨论:钛表面的微纳米结构设计是构建种植体颈部生物学宽度、类天然牙龈牙附着的结构基础。结论:阳极氧化180V组表面形成微纳米结构的二氧化钛膜促进牛血清白蛋白的吸附,抑制细菌的粘附同时增强了成纤维细胞的粘附,对生物学封闭的形成具有积极的影响。

不同钛表面形貌诱导大鼠骨髓间充质干细胞增殖与成骨分化的影响

目的:比较不同钛表面形貌对大鼠骨髓间充质干细胞(rat bone marrow mesenchymal stem cells,rBMSCs)增殖与成骨分化的影响。方法:构建不同形貌钛表面,包括喷砂碱热高温组的纳米针状表面、喷砂碱热低温组的纳米网状表面、喷砂酸蚀的微米凹坑表面和对照组的光滑纯钛表面。各组钛片表面接种rBMSCs,在培养1、3、5、7天后采用CCK8检测各组rBMSCs增殖情况,7、14天检测总蛋白浓度与碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)活性,同时采用实时荧光定量PCR分析7天时成骨相关基因ALP、I型胶原(collagen-I,COL1)与成骨特异性转录因子(runt related transcription factor 2,RUNX2)的mRNA表达量差异。采用SPSS13.0软件包对数据进行统计学分析。结果:相比光滑纯钛组与喷砂酸蚀组,具有微纳米表面形貌的喷砂碱热高温组与喷砂碱热低温组rBMSCs细胞增殖能力显著增强,总蛋白浓度升高,ALP活性增加,ALP、COL1与RUNX2的mRNA表达水平明显上调。结论:钛表面微纳米形貌可促进rBMSCs增殖与成骨分化。

不同钛表面形貌诱导人牙周膜成纤维细胞增殖与成骨分化的影响

目的:比较不同钛表面形貌对人牙周膜成纤维细胞(periodontal ligament cells, PDLCs)增殖与成骨分化的影响。方法:前期已构建不同形貌钛表面,包括喷砂碱热高温组的纳米针状表面、喷砂碱热低温组的纳米网状表面、喷砂酸蚀的微米凹坑表面和对照组的光滑纯钛表面。各组钛片表面接种PDLCs,在培养7天后采用MTT检测各组PDLCs增殖与总蛋白浓度,并进一步检测碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)活性,同时采用实时荧光定量PCR分析成骨相关基因ALP、I型胶原(collagen-I,COL1)与成骨特异性转录因子(runt related transcription factor 2, RUNX2)的mRNA表达量差异。采用SPSS13.0软件包对数据进行统计学分析。结果:相比光滑纯钛组与喷砂酸蚀组,具有微纳米表面形貌的喷砂碱热高温组与喷砂碱热低温组PDLC细胞增殖能力显著增强,总蛋白浓度升高,ALP活性增加,ALP、COL1与RUNX2的mRNA表达水平明显上调。结论:钛表面微纳米形貌可促进PDLC增殖与成骨分化。

蜻蜓翅脉表面上的微纳米结构和形貌

通过扫描电子显微镜观察了蜻蜓(黄蜻和红蜻)翅脉表面,发现了令人惊奇的微纳米结构和形貌.翅脉表面上,不仅分布着褶皱状波浪形貌,而且生长着圆锥状纤突;纤突表面沿母线方向上,分布着条纹状波浪形貌.这些奇异的微纳米结构和形貌,为理解蜻蜓超强的飞行能力提供了启示.