论文部分内容阅读
目的通过将纳米级人工关节磨损颗粒与骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)共同培养,评估不同材料的纳米级磨损颗粒对BMSCs的毒性及增殖、成骨分化潜能的影响,探索人工关节置换术后假体松动的机制,同时为假体材料的改良及临床应用提供依据。方法1)采用全骨髓贴壁法进行SD大鼠BMSCs的离体培养,通过细胞形态观察、表面标志物检测及成骨、成脂诱导分化对所获细胞进行鉴定。2)通过体外摩擦试验进行超高分子量聚乙烯及高交联聚乙烯磨损颗粒的制备;采用直流电弧等离子体法进行钴铬合金、钛合金及氧化锆陶瓷磨损颗粒的制备。3)不同材料纳米颗粒与BMSCs共培养48小时后,通过钙黄绿素/碘化吡啶双染色及流式细胞术对颗粒的细胞毒性进行定性及定量分析;不同材料的纳米颗粒与BMSCs共培养4天,通过CCK-8实验测定细胞每日增殖情况;不同材料的纳米颗粒与BMSCs在诱导成骨条件下共培养,在第3、6、9天使用碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AKP)测试盒进行AKP活力测定。结果1)全骨髓贴壁法可成功地离体培养BMSCs,所获细胞具备BMSCs的生物学特征。2)采用体外摩擦的方式暂不能制备满足实验需求的纳米级超高分子量聚乙烯及高交联聚乙烯磨损颗粒。3)细胞毒性实验显示,钴铬合金组、钛合金组、氧化锆陶瓷组死细胞比例均高于空白对照组,其中钴铬合金组死细胞比例最高,氧化锆陶瓷组死细胞比例最低,组间总体比较差异具有统计学意义(P<0.05);组间两两比较显示,钴铬合金组与各组的差异均具有统计学意义(P<0.05),钛合金组与氧化锆陶瓷组组间差异无统计学意义(P>0.05)。4)CCK-8实验显示,各组在不同测量时间点的吸光度均呈现空白对照组>氧化锆陶瓷组>钛合金组>钴铬合金组;各测量时间点的组间总体比较,差异均具有统计学意义(P<0.05);第2天至第4天的组间两两比较,差异均具有统计学意义(P<0.05)。5)AKP活力测定实验显示,各时间点钴铬合金组、钛合金组、氧化锆陶瓷组中AKP活力均受到抑制,其中纳米钴铬合金颗粒的抑制作用最强,钛合金颗粒的抑制作用最弱,组间总体比较差异均有统计学意义(P<0.05);在第3天、第9天的组间两两比较,差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论1)纳米钴铬合金、钛合金、氧化锆陶瓷磨损颗粒均具有细胞毒性,并可抑制BMSCs增殖及成骨分化。2)纳米钴铬合金磨损颗粒具有最强烈的细胞毒性、抑制BMSCs增殖及成骨分化效应;纳米钛合金和氧化锆陶瓷颗粒的细胞毒性并无显著区别;纳米钛合金颗粒对BMSCs增殖的抑制作用强于氧化锆陶瓷颗粒,而纳米氧化锆陶瓷颗粒对BMSCs成骨分化的干扰作用强于钛合金颗粒。