改性3D打印钛支架对脂肪间充质干细胞成骨分化的影响

作者：王静; 杨九菊; 王宁宁; 刘超^*

来源：中国组织工程研究, 2022, 26(27): 4265-4271.

• 3D打印钛
• 脂肪间充质干细胞
• 黏附
• 增殖
• 生物相容性
• 成骨蛋白
• 成骨基因
• 成骨分化

背景:3D打印钛支架克服了传统钛支架内部结构可控性差及外形不匹配等缺陷,但由于钛的生物惰性较大,使其在植入体内后难以与周围组织快速稳定地结合。目的:采用喷砂酸蚀和阳极氧化方法改性3D打印钛支架表面,观察其对脂肪间充质干细胞黏附、增殖和成骨分化能力的影响。方法:采用喷砂酸蚀联合阳极氧化方法在3D打印钛支架表面构建微纳米多孔结构,扫描电镜观察其表面特征。将第3代大鼠脂肪间充质干细胞分别接种于3D打印钛支架组(A组)、3D打印钛支架+成骨诱导液(B组)、改性3D打印钛支架(C组)上,通过细胞骨架与CCK-8实验检测细胞的黏附和增殖能力,碱性磷酸酶与茜素红染色观察细胞的成骨分化能力,实时定量PCR分析细胞成骨相关基因的表达,免疫荧光染色观察细胞骨钙素与骨桥蛋白的表达。结果与结论:(1)扫描电镜下可见,改性后的3D打印钛支架表面出现微米及亚微米级凹坑和沟槽,内部有直径为70-100 nm的纳米级孔隙,孔隙之间相互连通;(2)共聚焦显微镜下可见,A、B组细胞伪足及触角较少,尚未铺展;C组细胞完全铺展在材料表面,可见大量明显的细胞伪足和触角,紧密附着于材料表面;CCK-8实验显示,改性3D打印钛支架可促进脂肪间充质干细胞的增殖;(3)碱性磷酸酶与茜素红染色显示,B、C组碱细胞性磷酸酶活性与矿化水平高于A组(P <0.05);(4)B、C组细胞骨钙素、RUNX2、碱性磷酸酶及Ⅰ型胶原m RNA表达均高于A组(P <0.05),骨桥蛋白与骨钙素蛋白表达均高于A组(P <0.05);(5)结果表明,喷砂酸蚀联合阳极氧化改性3D打印钛支架具有良好的生物相容性,可促进脂肪间充质干细胞的黏附、增殖和成骨分化。

• 单位
  沧州医学高等专科学校; 山东大学齐鲁医院