多孔Ti-6Al-4V医用金属植入材料对骨髓间充质干细胞活性和成骨特性的作用

摘要

目的 初步研究多孔(Ti-6Al-4V,TC4)金属支架的成骨分化作用和对SD大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs)的细胞毒性作用。方法 SD大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs)原代细胞的培育，采用体外全骨髓贴壁的方法进行；rBMSCs表型鉴定采用流式细胞术；实验组TC4支架分别为圆形9、16、64孔，方形25、64孔，对照组为无孔，都采用选择性激光熔化(SLM)制备；在TC4上接种rBMSCs,用扫描电镜(SEM)观察48 h后的细胞形态和黏附状况，利用CCK-8对TC4的细胞毒性作用进行检测；用酶标法定量到第7、14天测碱性磷酸酶(ALP),用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测骨连接蛋白(on)、Ⅰ型胶原蛋白(col1)这两者成骨基因的表达，于21 d时行茜素红染色。结果 扫描电镜显示：小孔径TC4金属支架更利于rBMSCs细胞黏附；CCK-8结果显示：大孔径支架细胞增殖活性更高，圆形9孔为最高(第7天OD平均值0.69);ALP活性测定显示：ALP活性随着孔径减小而提高，圆形和方形64孔组ALP活性最高(第14天圆形64孔、方形64孔组ALP平均值分别为1.75金氏单位/gprot、1.61金氏单位/gprot);qRT-PCR检测显示：成骨基因表达水平随着孔径减小而提高，圆形和方形64孔组on和col1表达水平最高(第14天圆形64孔on和col1平均值分别为2.17、2.29;方形64孔on和col1平均值分别为1.70、1.81);茜素红染色显示：圆形和方形64孔支架组橘红色钙化结节相较于对照组颜色更深，面积更大。结论 由SLM制备的多孔TC4支架对rBMSCs无细胞毒性，并且能促进其增殖，较大孔径对rBMSCs增殖有益，较小的孔径更利于rBMSCs黏附及成骨分化。

关键词

Ti-6Al-4V / 骨髓间充质干细胞 / 细胞毒性 / 成骨诱导

基金资助

国家自然科学基金资助项目(NO:22265033); 贵州省基础研究计划项目[NO:黔科合基础-ZK(2023)一般497,黔科合基础-ZK(2023)一般536]; 贵州省卫健委基金项目(NO:gzwkj2024-192)