鈦表面二氧化鈦納米棒微陣列促進人牙周膜干細胞粘附、增殖及成骨分化的研究.pdf

1、目的:
　　金屬鈦(titanium，Ti)因具備良好的機械強度和生物相容性而在種植外科領域得到廣泛應用，然而其較差的骨結合能力和種植體周圍感染仍是引起種植體失敗的主要誘因。近年來，眾多研究者致力于Ti種植體表面改性方面的研究以改善Ti表面的生物成骨活性及抗感染能力，最終提升種植體的成功率。納米二氧化鈦(TiO2)因其良好的生物相容性和穩(wěn)定的理化性質而在生物醫(yī)學領域有著廣闊的應用前景，其中，在種植體表面改性領域，納米顆粒、納米管等

2、多種納米TiO2結構亦受到廣泛的關注和研究。本研究擬在Ti表面制備一種有序排列的TiO2納米棒微陣列(TiO2 nanorod arrays，TNRs)，研究該納米結構對人牙周膜干細胞(human Periodontal ligament cells，hPDLSCs)粘附、增殖和成骨分化的影響，以發(fā)掘出一種全新的種植體表面改性手段。
　　方法:
　　以水熱反應和燒結方法在純Ti片表面制備TNRs結構，拋光的Ti試樣為對照組。

3、通過掃描電鏡(scanning electron microscope，SEM)、透射電鏡(transmissionelectron microscope，TEM)、X射線衍射(X-ray diffractometer, XRD)、原子力顯微鏡(atomic force microscope，AFM)、接觸角測量及蛋白吸附等方法觀察TNRs表面形貌、晶體構造、粗糙度及親水性質;將hPDLSCs接種至Ti和TNRs兩種試樣表面，通過4，6

4、-二脒基-2-苯基吲哚(4'，6-diamidino-2-phenylindole，DAPI)染色細胞核以計算試樣表面吸附的細胞數量，評價hPDLSCs在兩種試樣表面的早期粘附能力;通過細胞活力檢測試劑盒(cell-counting kit-8，CCK8)比較hPDLSCs在兩種試樣表面的增殖活性;通過SEM和激光共聚焦顯微鏡(Confocal Laser Scanning Microscope，CLSM)觀察hPDLSCs在兩種試樣表

5、面的細胞形態(tài);經成骨誘導14d后，通過骨架染色和聚合酶鏈式反應(quantitative real-time polymerase chainreaction，qRT-PCR)對細胞骨架蛋白(F-actin)進行檢測;經成骨誘導7，14，21d后，通過堿性磷酸酶(Alkaline phosphatase，ALP)試劑盒、茜素紅染色、氯化十六烷吡啶(cetylpyridinium chloride，CPC)比色法、qRT-PCR和免疫印跡

6、試驗(Western blot)評價hPDLSCs在兩種試樣表面的成骨分化能力。
　　結果:
　　SEM及TEM的結果顯示，在Ti片上合成整齊有序的直徑約100nm的TiO2納米棒;XRD結果顯示，TNRs為典型的金紅石晶型;AFM的結果顯示，TNRs試樣的表面粗糙度高于Ti試樣(P＜0.01)接觸角測量及蛋白吸附實驗的結果顯示TNRs試樣表面的親水性和蛋白吸附能力也優(yōu)于對照組Ti(P＜0.05);早期粘附實驗顯示，接種24

7、h后在TNRs試樣表面的hPDLSCs粘附數量明顯多于Ti試樣(P＜0.05)，TNRs可以促進hPDLSCs的早期粘附;CCK-8結果顯示，TNRs試樣上的hPDLSCs增殖能力明顯優(yōu)于Ti試樣(P＜0.05)，TNRs可以促進hPDLSCs的增殖能力;SEM及CLSM觀察顯示，TNRs試樣表面的hPDLSCs較Ti表面相比，細胞骨架呈多角形，形態(tài)更為伸展;經成骨誘導14d后，TNRs試樣上的hPDLSCs細胞骨架肌動蛋白F-acti

8、n的基因表達水平顯著高于Ti試樣（P＜0.05）;經成骨誘導7，14，21d后，TNRs試樣表面hPDLSCs的較Ti組表現(xiàn)出更高的ALP活性及更多的鈣鹽沉積、鈣結節(jié)生成(P＜0.05)，同時，成骨相關指標ALP、Runt相關轉錄因子2(runt related transcription factor2，Runx2)、骨橋蛋白(osteopontin，OPN)在基因和蛋白水平上相較Ti組均有顯著增高(P＜0.05)。
　　結論: