3D打印Ti6Al4V-4Cu合金通过骨免疫调节促进成骨基因的表达

作者：张臣科; 卢衍锦; 郭宇鹏; 陈万; 唐红; 李怀胜; 唐康来; 何清义^*

来源：中国修复重建外科杂志, 2020, 34(09): 1170-1176.

• 3D打印技术
• Ti6Al4V-4Cu合金
• 成骨微环境
• 骨免疫调节

目的探究3D打印Ti6Al4V-4Cu合金对小鼠BMSCs及小鼠单核巨噬细胞系RAW264.7炎症及成骨基因表达的影响。方法通过选择性激光熔融技术制备Ti6Al4V与Ti6Al4V-4Cu合金,依据医疗器械生物学评价标准制备两种材料浸提液。通过细胞计数试剂盒8法检测两种浸提液对小鼠BMSCs、小鼠RAW264.7细胞增殖的影响。两种浸提液与小鼠BMSCs共培养3 d后,通过实时荧光定量PCR法检测成骨相关基因Ⅰ型胶原(collagen typeⅠ,Col-Ⅰ)、ALP、Runx家族转录因子2(Runx family transcription factor 2,Runx-2)、骨保护素(osteoprotegerin,OPG)、骨桥蛋白(osteopontin,OPN)mRNA的表达;与小鼠RAW264.7共培养1 d后,通过实时荧光定量PCR法检测炎症相关基因IL-4、一氧化氮合成酶2(nitric oxide synthase 2,iNOS)mRNA的表达,并收集两组上清液通过ELISA法检测其中VEGF-a、BMP-2的分泌量。将两组上清液制备成成骨条件培养基,与BMSCs共培养3 d,实时荧光定量PCR法检测成骨相关基因Col-Ⅰ、ALP、Runx-2、OPG、OPN mRNA的表达。结果与Ti6Al4V合金浸提液比较,Ti6Al4V-4Cu合金浸提液对BMSCs及小鼠RAW264.7细胞的增殖影响不明显;但是可促进BMSCs OPG mRNA的表达,减少小鼠RAW264.7细胞炎症相关基因iNOS mRNA的表达、促进抑炎因子IL-4 mRNA的表达,还可促进小鼠RAW264.7细胞分泌VEGF-a及BMP-2,而Ti6Al4V-4Cu成骨条件培养基又可促进BMSCs成骨相关基因Col-Ⅰ、ALP、Runx-2、OPG、OPN mRNA的表达,上述指标差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 3D打印Ti6Al4V-4Cu合金通过释放铜离子,促进RAW264.7细胞分泌VEGF-a及BMP-2,从而通过骨免疫调节促进成骨发生,为金属假体的应用奠定了理论基础。

• 单位
  中国人民解放军陆军军医大学; 第一附属医院骨科; 中国科学院福建物质结构研究所