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目的:比较脂肪间充质干细胞在微弧氧化、酸蚀及光滑钛片表面的粘附、增殖和成骨性能。
方法:⑴本实验取S-D大鼠腹股沟脂肪组织,采用胶原酶消化法消化脂肪组织获取脂肪间充质干细胞。通过对脂肪问充质干细胞的传代进行纯化,流式细胞术进行表面标记鉴定,四唑盐比色法(MTT)绘制细胞生长曲线。对第三代脂肪问充质干细胞进行成骨诱导,通过茜素红染色和碱性磷酸酶检测观察其成骨能力。⑵将商业纯钛切割为10mm×10mm×1mm大小后按照不同表面处理方法分为三组:微弧氧化组(micro-arc oxidation,MAO)、酸蚀组(acid-etching)、光滑表面组(smooth surface)。将第3~5代脂肪问充质干细胞接种于不同表面处理的样本进行培养,使用MTT法检测细胞接种后30min、60min、90min、120min、180min、240min的细胞粘附率。扫描电镜(scanning electronic microscope,SEM)观察细胞形态和粘附情况。⑶将脂肪间充质干细胞接种于样本表面培养,待细胞生长至80%以上融合时进行矿化诱导,分别于诱导7天和21天后采用实时荧光定量PCR的方法检测Ⅰ型胶原、骨钙素、ALP、BMP-2、Smad1、Runx、Msx、Osterix成骨相关基因的表达。
结果:脂肪间充质干细胞体外培养增殖、生长旺盛。成骨诱导7天后碱性磷酸酶活性检测即可见其活性明显增高;成骨诱导21天后茜素红染色可见明显矿化结节形成,证实其具有向成骨细胞分化的能力。MTT法观察细胞于三组样本表面的粘附和生长增殖能力,结果显示,微弧氧化和酸蚀两组样本表面比光滑样本表面更加有利于细胞粘附,其中,微弧氧化样本表面又略优于酸蚀样本表面;细胞在三组样本表面牛长速率的差异无统计学意义,但具有微弧氧化表面>酸蚀表面>光滑表面的趋势。碱性磷酸酶活性检测显示成骨诱导7天后三组样本表面细胞的活性均有显著升高,其中微弧氧化组>酸蚀组>光滑组。实时荧光定量PCR检测成骨相关基因表达,结果表明成骨诱导7天后,Ⅰ型胶原、骨钙素、ALP、BMP-2、Smad1、Runx、Msx、Osterix均有表达;成骨诱导21天后,各基因表达水平有不同程度的提高,其中BMP-2、Msx2、Osterix、Runx2、ALP表达水平较高。
结论:①脂肪间充质干细胞体外生长增殖能力旺盛,具有向成骨细胞分化的能力。②细胞在微弧氧化和酸蚀纯钛表面的粘附、增殖和成骨分化能力均强于光滑纯钛表画;其中,微弧氧化纯钛表面吸附细胞的能力略高于酸蚀纯钛表面。