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目的: 观察并评价经抗菌肽 GL13K修饰后的纯钛表面对巨噬细胞 RAW264.7生存、形貌、炎性分泌功能及极化状态等的影响。 方法: 1.钛表面抗菌肽 GL13K修饰及理化性能检测:采用硅烷化的方法将 GL13K共价修饰到纯钛片表面,分别利用 X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、接触角检测仪检测钛片经抗菌肽 GL13K修饰前后元素含量、粗糙度和接触角的变化情况。 2.抗菌肽 GL13K修饰的钛表面对巨噬细胞的影响:根据钛片是否进行抗菌肽GL13K修饰及修饰浓度,设置以下3个组:纯钛片组(对照组)、0.1 mmol/L GL13K修饰组、0.4 mmol/L GL13K修饰组。将巨噬细胞RAW264.7分别接种于3组钛片,在高糖 DMEM培养体系进行培养。培养结束后,取钛片表面巨噬细胞和培养液完成相关指标检测: 2.1巨噬细胞生存评价:(1)分别在培养的第2 h、4 h、6 h、8 h、10 h、12 h时取出钛片,对不同钛表面的巨噬细胞进行固定、DAPI染色,荧光显微镜下观察巨噬细胞黏附情况并进行细胞核计数;(2)分别在培养的第12 h、24 h、48 h、72 h时取出钛片转移至新24孔板,加入CCK-8试剂后继续培养2 h。培养结束后,用酶标仪检测细胞反应液的吸光度值,测定巨噬细胞的增殖-毒性情况;(3)巨噬细胞在含与不含500 ng/ml LPS的培养液中培养,在培养的第48 h时取出钛片,对不同钛表面的巨噬细胞进行细胞凋亡检测。 2.2巨噬细胞抗炎性评价:(1)巨噬细胞在含与不含500 ng/ml LPS的培养液中培养,分别在培养的第12 h、24 h、48 h时取出钛片,对不同钛表面的巨噬细胞进行固定后,用场发射扫描电镜观察钛片表面巨噬细胞形貌;(2)巨噬细胞在含500 ng/ml LPS培养液中培养,分别在培养的第6 h、12 h、24 h时收集钛片表面细胞,用 RT-PCR方法检测细胞因子 IL-1β、IL-4、IL-6、IL-10、TNF-α、IFN-γ、iNOS和Arg基因mRNA表达水平;(3)巨噬细胞在含500 ng/ml LPS培养液中培养,分别在培养的第12 h、24 h、48 h时取细胞培养上清液,用ELISA方法检测细胞因子 IL-1β、IL-6、IL-10、TNF-α蛋白表达水平;(4)巨噬细胞在含500 ng/ml LPS培养液中培养,在培养的第72 h时收集不同钛片表面的细胞,应用流式细胞术检测巨噬细胞膜表面M1/M2极化标志分子的表达。 结果: 1.理化性能: (1)表面元素检测:钛表面经硅烷化修饰抗菌肽 GL13K后,X射线光电子能谱仪(XPS)的分析结果显示,其表面 C、N元素含量明显增加,修饰前后材料表面元素含量构成比差异具有统计学意义(?2=24.169,P<0.001)。 (2)粗糙度:原子力显微镜(AFM)镜下轮廓图显示,修饰后的钛表面出现明显的半球形突起,分布均匀,钛表面粗糙度 Sa为(34.95±1.42) nm,与修饰前的(15.74±0.71) nm比较,差异具有统计学意义(t=8.46,P<0.001)。 (3)接触角:接触角测量仪检测结果显示,经过 GL13K修饰的钛表面表现出疏水性的性能,修饰后的纯钛表面的接触角为(82.23±4.46)°,与修饰前接触角(66.01±3.76)°比较,差异具有统计学意义(t=28.37,P<0.001)。 2.巨噬细胞生存评价: (1)巨噬细胞早期黏附:荧光显微镜镜下可见黏附在钛片表面的巨噬细胞的细胞核核形完整,染色质均匀分布。对培养2h、4h、6h、8h、10h、12h后的细胞进行计数,结果显示,在培养2 h、4 h时,0.1 mmol/L与0.4 mmol/L GL13K组钛表面细胞黏附数量多于对照组,差异具有统计学意义(P<0.05),而当培养6 h、8 h、10 h和12 h,3组钛表面黏附的细胞数量接近,差异不具有统计学意义(P>0.05)。 (2)巨噬细胞增殖-毒性反应:分别对培养12 h、24 h、48 h、72 h的巨噬细胞CCK-8检测结果显示,与对照组比较,各个时间点0.1 mmol/L GL13K组和0.4 mmol/L GL13K组的细胞计数接近,差异不具有统计学意义(P>0.05)。 (3)巨噬细胞凋亡检测:在培养的第48 h时,不同钛表面的巨噬细胞生存/凋亡差异不具有统计学意义(P>0.05)。 3、巨噬细胞抗炎性评价: (1)巨噬细胞形貌:场发射扫描电镜(SEM)镜下可见,LPS(-)组巨噬细胞12 h、24 h、48 h时,3组钛片表面的巨噬细胞形态无明显差别,细胞主要呈球形,细胞膜未见明显突起。LPS(+)组巨噬细胞12 h、24 h时,三组钛片表面的巨噬细胞形态同 LPS(-)组,培养48 h时,对照组的巨噬细胞呈盘状铺展,细胞膜较多突起,0.1 mmol/L GL13K组部分巨噬细胞出现两极伸长,但仍呈球形,非盘状铺展,0.4 mmol/L GL13K组仅有少量细胞的细胞膜微丝增多。 (2)细胞因子 mRNA表达:RT-PCR结果显示,在培养的第6 h、12 h、24 h时,0.1 mmol/L组和0.4 mmol/L组巨噬细胞分泌 IL-1β、IL-6、TNF-α、iNOS mRNA水平均显著降低,而 IL-10、Arg mRNA表达明显升高,与对照组比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。 (3)细胞因子分泌:ELISA结果显示,在培养12 h、24 h、48 h时,0.1 mmol/L组和0.4 mmol/L组巨噬细胞分泌IL-1β、IL-6、TNF-α细胞因子蛋白水平均降低,而IL-10升高,与对照组比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。 (4)巨噬细胞 M1/M2极化标志分子表达:流式细胞仪的检测结果显示,在培养的第72 h时,0.1 mmol/L GK13K组和0.4 mmol/L GK13K组抑制巨噬细胞膜表面 M1极化标志分子的表达,而促进 M2极化标志分子的表达,与对照组比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。 结论: 1、采用硅烷化的方法可以成功的将抗菌肽GL13K修饰到钛表面。 2、抗菌肽GL13K修饰的钛表面对巨噬细胞生物相容性良好。 3、钛表面可通过抗菌肽 GL13K修饰影响巨噬细胞 RAW264.7功能,调节其炎性因子分泌和极化状态平衡。