研究背景:LED(Light-emitting Diode,发光二极管)红光,是一种波长范围为600nm~700nm的可见光。近年来,随着科技的不断发展、研究的不断深入,LED光源已逐渐取代激光光源,并被广泛应用于体内与体外的实验研究及临床治疗中。早期的一些研究显示,低能量的激光对细胞增殖以及各种疾病的治疗有着显著作用。如促进创面的愈合、促进细胞因子分泌、胶原合成,也可促进成骨样细胞的增殖与分化、修复骨缺损。由于可见光与组织、细胞之间有散射作用,因此,在生物学效应方面,激光光源与LED光源都具有相同特性,二者并未有明显差异。理论上,相同波长、功率密度、能量密度以及时间的激光光源与LED光源的生物学特性类似。并且,LED光源在临床应用上比激光光源更有优势,它不同于激光光源的局限性,其照射范围更广,不单单只从单一方向对研究对象进行光照,还可从三维方向对研究对象进行光照,且LED光源具有节能、经济,更加安全的优势,在生物医学范围的应用正在日益扩增并有着良好的发展前景。已有相关研究显示,LED低能量红光可以对细胞、组织等产生有效的刺激作用。例如:抗炎、加速伤口愈合、促进骨髓间充质干细胞细的增殖、分化等。然而,有关LED红光对前成骨细胞MC3T3-E1的生物学作用方面的报道却为数不多。成骨细胞系的MC3T3-E1细胞是一种小鼠前成骨细胞,是由新生小鼠颅盖骨细胞建立的细胞系,体外培养时可有分化成骨的潜力,一直以来,MC3T3-E1都被认为是一个很好的研究成骨细胞分化的模型细胞。研究目的:本实验的目的在于探讨635nm的低能量LED红光对成骨细胞系MC3T3-E1的增殖及成骨分化早期的影响。实验方法:于中国科学院上海细胞库购买前成骨细胞MC3T3-E1。进行细胞形态的观察及细胞培养,熟悉细胞形态、特性。将波长为635nm的LED低能量红光光源放置于MC3T3-E1上方2cm处,此时的光功率密度为10mW/cm2。不同的光照时间会产生不同的光能量密度。因此,依据光照时间的不同,将MC3T3-E1分为0J/cm2、1J/cm2、2J/cm2、4J/cm2四组,光照时间依次为0s、100s、200s、400s。其中0 J/cm2为对照组,其余三组为实验组,实验组每24小时光照一次。用CCK-8(Cell Counting Kit-8,细胞计数试剂盒-8)检测各组细胞在光照后第1、2、3天的增殖活性。依据光照时间的不同,将MC3T3-E1分为0J/cm2、2J/cm2、4J/cm2、8 J/cm2四组,光照时间依次为0s、200s、400s、800s。其中0 J/cm2为对照组,其余三组为实验组,实验组每24小时光照一次。用ALP(Alkaline phosphatase,碱性磷酸酶)染色检测各组细胞在第6天,成骨分化早期ALP的表达。实验结果:在635nm的LED红光光照的第1天后,各组细胞采用CCK-8所测得的吸光度OD值,与其对照组作比较,通过统计学分析,发现没有显著统计学差异(P﹥0.05)。在光照第2天后,各实验组与对照组相比,通过统计学分析,发现同样没有统计学差异(P﹥0.05)。然而,在光照的第3天后,各组细胞采用CCK-8所测得的吸光度OD值,与其对照组作比较,通过统计学分析,发现有显著统计学差异(P﹤0.05)。且在635nm的LED红光对实验组细胞照射200s(此时的光能量密度为2J/cm2)时,其细胞的增殖活性增强的表达尤为明显。在倒置显微镜下观察发现,随着天数的增加,635nm的LED红光光照第六天后,碱性磷酸酶在对照组与实验组中都出现了不同程度的表达,当光能量密度为2J/cm2、4J/cm2时,其表达要略高于其他两组,其中,4J/cm2组又略高于2J/cm2组。结论:1.在一定条件下,635nm的低能量LED红光可在光照前成骨细胞MC3T3-E1的第3天对其增殖有促进作用;2.在一定条件下,635nm的低能量LED红光在前成骨细胞MC3T3-E1的光照第6天(成骨分化的早期)对其成骨分化有促进作用。