关键词:
牙种植体
纳米技术
钛酸钡
涂层
低强度脉冲超声
骨髓间充质干细胞
成骨分化
摘要:
目的探讨珊瑚状钛酸钡纳米压电涂层的生物相容性,及其于超声激发下产生的压电效应对大鼠骨髓间充质干细胞(BMSC)早期成骨分化的影响,为口腔种植体表面优化提供实验依据。方法通过阳极氧化、水热反应及高温退火在钛表面制备钛酸钡纳米压电涂层(涂层组),以抛光钛试件为对照组。采用扫描电镜、X射线光电子能谱、拉曼光谱和水接触角测量仪分别检测两组钛试件表面形貌、成分、晶相和亲水性;通过压电力显微镜测试涂层组压电性能。培养并鉴定大鼠BMSC并将其接种于两组钛试件表面,以接种于空白培养板的细胞为空白组;施加低强度脉冲超声干预后,检测细胞增殖和死活情况,评价涂层的细胞相容性;使用碱性磷酸酶(ALP)显色试剂盒检测各组碱性磷酸酶活性,并通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测成骨相关基因[整合素、骨形态发生蛋白2(BMP-2)、Runt相关转录因子2(RUNX2)]的表达情况,评价涂层促BMSC早期成骨分化的作用。结果涂层组钛表面呈现均匀的珊瑚状形貌,珊瑚触手直径为70~100 nm;主要成分为四方相钛酸钡;涂层组表面亲水性(水接触角10.12°±0.93°)显著优于对照组(水接触角78.32°±0.71°)(F=10165.91,P<0.001);涂层具有稳定的压电性能,压电常数约为5 pC/N。细胞实验显示,培养第3天,无论超声与否,涂层组细胞增殖活性显著小于空白组和对照组(P<0.05);培养第5天,无论超声与否,3组细胞增殖活性差异均无统计学意义(P>0.05);培养第7天,涂层组ALP活性显著大于空白组和对照组(P<0.05);RT-qPCR显示,超声后涂层组整合素和BMP-2 mRNA表达量显著大于其他组,且显著大于未超声涂层组(P<0.05);超声后对照组整合素mRNA表达量显著大于未超声对照组(P<0.05);超声后涂层组RUNX2 mRNA表达量显著大于未超声涂层组(P<0.05)。结论珊瑚状钛酸钡纳米压电涂层具有良好的生物相容性和稳定的压电性能,低强度脉冲超声激发可促进大鼠BMSC早期成骨分化。