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。

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。

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。