激光增材制造骨科用NiTi形状记忆合金的细胞毒性与生物相容性研究

作者：孙浚源; 张煜宸; 王连雷; 王协彬^*; 刘新宇^*

来源：中华骨与关节外科杂志, 2023, 16(01): 37-44.

DOI：10.3969/j.issn.2095-9958.2023.01.05

• NiTi形状记忆合金
• 增材制造
• 支架
• 细胞毒性
• 生物相容性

目的：评估激光增材制造的骨科用NiTi形状记忆合金支架的细胞毒性与生物相容性，为开发新型NiTi合金骨科植入物提供基础。方法：利用激光粉末床熔融工艺制备NiTi合金支架，使用扫描电子显微镜观察NiTi合金支架形貌；将样品置于细胞培养基中，在37℃条件下离心搅拌7 d，以制备含100%、50%、10%金属浸出液的稀释液。培养小鼠成骨细胞前体细胞（MC3T3-E1）与人脐静脉内皮细胞（HUEVC），并将其置于不同培养基中处理：对照组（使用正常培养基），10%浸出液组（培养基为10%浸出液，90%正常培养基），50%浸出液组（培养基为50%浸出液，50%正常培养基），100%浸出液组（培养基为100%浸出液）。借助CCK-8试剂盒与Calcein/PI细胞活性与细胞毒性检测试剂盒评估孵育24 h后MC3T3-E1细胞的存活率与凋亡情况。将指数生长期的HUEVC接种于96孔板，5 h后计算每孔管腔生成的细胞数目。使用Calcein/PI试剂盒评估细胞与金属样品共同孵育24 h、48 h和72 h后的凋亡情况。利用Actin-Tracker Green荧光染色比较同金属支架共同孵育72 h、正常培养72 h后经胰酶消化液处理种板的MC3T3-E1细胞的微丝含量。结果：本研究利用激光粉末床熔融工艺成功制备出NiTi合金支架，通过扫描电子显微镜观察发现支架表面存在着未熔NiTi颗粒、裂纹等缺陷。利用CCK-8试剂盒进行细胞毒性检测，发现不同浓度的浸出液组与对照组比较，细胞活性的差异无统计学意义（P>0.05）。利用Calcein/PI试剂盒进行细胞活性与细胞毒性检测，发现不同浓度金属浸出液均无生物毒性；不同组别HUEVC在孔板中生成血管管腔的平均分支数目比较，差异无统计学意义（P>0.05）。通过荧光显微镜观察与金属样品共孵育后的MC3T3-E1细胞，发现细胞在72 h后完全长入样品孔隙。Actin-Tracker Green荧光染色结果显示，与金属支架共同孵育的细胞的平均微丝荧光强度为56.69%±6.95%，显著大于正常培养的细胞（36.37%±6.88%,P<0.05），说明细胞接种于NiTi形状记忆合金后细胞结构强度更大。结论：本研究发现激光增材制造骨科用NiTi形状记忆合金具备较小的细胞毒性、良好的生物相容性，并可以通过增加细胞内微丝含量增强细胞结构，为开发新型的激光增材制造NiTi合金骨科植入物提供了基础。

• 单位
  山东大学; 山东大学齐鲁医院