纯钛表面不同处理对骨髓间充质干细胞矿化的影响

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiao2168644
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目的:钛金属具有优良的理化性能,生物相容性好、耐腐蚀,成为口腔种植体的主要材料。目前研究发现,纯钛表面的形貌特征是影响骨结合的重要因素,它可以影响细胞的黏附、增殖和分化,进而决定了纯钛与骨界面的结合速率,纯钛表面形貌对提高种植的成功率有至关重要的作用。研究表明,钛表面粗化处理可明显提高种植体的骨结合率,粗化处理已经成为钛表面改性的一个重要的研究方向。喷砂酸蚀的表面优化处理方法能提高纯钛表面的粗糙度,从而提高纯钛表面与周围骨组织的骨结合率,提高种植的早期稳定性。骨髓间充质干细胞是一种具有增殖和分化潜能的多能干细胞,种植体植入后,其在种植体表面附着、增殖、分化、矿化,直接影响着种植体骨整合的形成。目前已有研究观察了骨髓间充质干细胞在不同处理的纯钛表面的附着特点,但有关骨髓间充质干细胞在不同处理的纯钛表面增殖、矿化的研究尚不多见。本实验通过不同方法对钛片表面进行处理,制备出具有不同特征的粗化纯钛表面形貌,通过体外实验来观察不同处理纯钛表面对骨髓间充质干细胞附着及矿化的影响,探讨有利于促进纯钛表面矿化形成的纯钛表面处理方式,从而为临床种植体的开发提供更为准确而可靠的实验依据。方法:1钛片的制备及分组选取直径10mm,厚度1mm纯钛片15枚,Ra 0.8μm,分为3组,每组5枚。A组(TiO2砂粒喷砂HCl/H2SO4双重酸蚀组):80目TiO2砂粒在5Kp气压下进行表面粗化,HCl/H2SO4混合液酸蚀;B组(Al2O3砂粒喷砂HCl/H2SO4双重酸蚀组):80目Al2O3砂粒在5Kp气压下进行表面粗化,HCl/H2SO4混合液酸蚀;C组(光滑组):表面不做任何处理。2不同处理纯钛表面形貌的扫描电镜观察扫描电镜下观察TiO2砂粒喷砂HCl/H2SO4双重酸蚀组钛片、Al2O3砂粒喷砂HCl/H2SO4双重酸蚀组钛片和光滑组钛片的表面形貌。3骨髓间充质干细胞分离、培养与鉴定清洁级SD大鼠6只,雌性,34周龄,体重100110克,抽取股骨和胫骨内骨髓间充质干细胞,采用密度梯度离心法进行分离和纯化,常规原代及传代培养。通过Vimentin免疫细胞化学染色对细胞进行鉴定。4不同处理纯钛表面骨髓间充质干细胞的培养及矿化诱导将第2代生长良好的骨髓间充质干细胞制备成单细胞悬液,分别滴加到3组不同处理的纯钛表面以及作为空白对照的玻片表面进行培养。同时,加入诱导矿化剂对各组表面的细胞进行诱导。5不同处理纯钛表面骨髓间充质干细胞诱导培养后的生长情况和矿化结节的形态的扫描电镜观察诱导培养11天后扫描电镜下观察各组钛片表面骨髓间充质干细胞细胞的生长情况及矿化结节的形态。6矿化结节的鉴定通过茜素红、硝酸银染色对诱导后形成的矿化结节进行鉴定。7矿化结节的计数体视显微镜下计数各组钛片表面矿化结节的数量。8统计学处理所有数据均以x±SD表示,采用SPSS13.0统计软件对数据进行单因素方差分析和SNK-q检验,P<0.05,有统计学意义。结果:1不同处理钛片表面形貌的扫描电镜观察TiO2砂粒喷砂HCl/H2SO4酸蚀处理与Al2O3砂粒喷砂HCl/H2SO4酸蚀处理的纯钛表面形貌相似,均形成大小不一,凹凸不平的一级窝洞及二级窝洞,窝洞边缘较为圆钝。未经处理的光滑纯钛表面相对光滑,可见蜂窝状浅表窝洞,排列紧密。2骨髓间充质干细胞的鉴定倒置荧光显微镜下可见原代骨髓间充质干细胞为不规则的梭形或三角形,有两个或多个细胞突起。传代后细胞形态以长梭形为主,呈现出成纤维细胞样形态。Vimentin免疫细胞化学染色结果:传代细胞细胞浆呈棕黄色或黄褐色着色,呈阳性表达。3骨髓间充质干细胞诱导后形成矿化结节的鉴定硝酸银染色显示,细胞密集区域可见大面积黑色及黑褐色团块;茜素红染色显示,细胞密集区域可见大面积橘红色团块。说明在细胞密集区域有大量钙盐沉积,即为矿化结节。4骨髓间充质干细胞在钛片及玻片表面生长及矿化的扫描电镜观察骨髓间充质干细胞在各组钛片及玻片表面均生长良好,形成细胞层,在各个表面均可形成矿化结节。TiO2砂粒喷砂HCl/H2SO4酸蚀钛片表面骨髓间充质干细胞呈重叠复层生长,细胞外形不规则,细胞伪足伸展明显。表面可见大量的密集的球形矿化结节,许多小结节又聚集融合形成更大的结节。Al2O3砂粒喷砂HCl/H2SO4酸蚀钛片表面骨髓间充质干细胞数量有所减少,细胞外形不规则,细胞有伪足伸出,伪足数量较少。表面可见少量的球形矿化结节,仅有个别小结节继续融合形成更大的结节。光滑钛片表面骨髓间充质干细胞数量明显减少,伪足伸展不充分,甚至无伪足伸展。钛片表面仅可见稀疏的球形矿化结节,结节数量稀少,未见到结节融合的现象。玻片表面细胞伸展明显,但未见有伪足伸出,平铺于玻片表面。玻片表面矿化结节矿化程度不明显,未见结节融合的现象5体视显微镜下计数三组钛片表面矿化结节数量(每个钛片均按顺时针方向旋转一周,计数五个视野),以x±SD表示。钛砂酸蚀组:133.0±8.2,铝砂酸蚀组:91.3±18.0,光滑对照组:34.3±9.6。6统计学分析TiO2砂粒喷砂酸蚀组(133.0±8.2)、Al2O3砂粒喷砂酸蚀组(91.3±18.0)和光滑对照组(34.3±9.6)表面形成的矿化结节数量有显著性差异(P<0.05),3组均数之间两两比较均有显著性差异。结论:1不同处理的钛表面对于骨髓间充质干细胞具有良好的相容性。2 TiO2砂粒喷砂酸蚀钛表面更有利于骨髓间充质干细胞的矿化。
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