不同形貌纯钛表面对人脐静脉内皮细胞生物学行为的影响

摘要

目的:以人脐静脉内皮细胞(human umbilical vein endothelial cell,HUVECs)为模型细胞,研究纯钛表面的形貌因素对种植体周围成血管效应的可能影响。方法:构建不同结构形貌的纯钛表面,包括光滑表面、纳米结构表面、微米结构表面以及微米/纳米复合结构表面,检测不同形貌纯钛表面对HUVECs的黏附和增殖能力,检测血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的分泌能力和HUVECs内钙离子(calcium,Ca2+)的浓度。结果:不同形貌纯钛材料在扫描电子显微镜下分别具有光滑表面、纳米结构表面、纳米结构表面和微米/纳米复合结构表面。扫描电子显微镜和细胞骨架染色结果显示,在不同形貌纯钛表面孵育24 h后,光滑表面结构组的细胞数目从(18±4)个/视野增加到(42±6)个/视野,纳米结构表面组的细胞数目从(28±6)个/视野增加到(52±10)个/视野,微米结构表面组的细胞数目从(20±4)个/视野增加到(21±6)个/视野,微米/纳米复合结构组表面的细胞数目从(16±4)个/视野增加到(18±6)个/视野,微米结构表面组和微米/纳米复合结构表面组黏附和增殖的细胞数目显著少于光滑表面结构组和纳米结构表面组(P<0.05)。酶联免疫吸附定量研究显示,HUVECs在光滑结构表面、纳米结构表面、微米结构表面以及微米/纳米复合结构表面VEGF分泌量分别为(690±35)ng/L、(560±20)ng/L、(474±43)ng/L、(517±29)ng/L,与光滑结构表面相比,HUVECs在微米结构表面和微米/纳米复合结构表面分泌的VEGF量显著减少(P<0.05)。Ca2+免疫荧光探针检测结果显示,HUVECs细胞内Ca2+在微米结构表面和微米/纳米复合结构表面的表达显著高于在光滑结构表面和纳米结构表面。结论:HUVECs在微米结构表面和微米/纳米复合结构表面的功能受影响可能与在这些表面HUVECs内钙浓度的增加相关,因此,种植体表面的形貌因素可能通过影响内皮细胞的功能,对种植体周围的成血管效应造成影响。