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

摘要

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。