低能量激光照射对人脂肪来源干细胞/海藻酸钠/明胶三维生物打印体成骨能力的影响

作者：隋华欣; 吕培军^*; 王勇; 冯驭驰

来源：北京大学学报(医学版), 2018, 50(05): 868-875.

DOI：10.19723/j.issn.1671-167x.2018.05.018

• 低能量激光照射
• 生物打印
• 细胞分化
• 骨生成
• 干细胞

目的:以人脂肪来源干细胞(human adipose-derived stem cells,h ASCs)作为种子细胞,通过三维生物打印构建h ASCs共混物打印体,以低能量激光为刺激手段,探索低能量激光照射(low level laser irradiation,LLLI)对三维结构成骨能力的影响。方法:制备h ASCs/海藻酸钠/明胶三维生物打印体,并随机分为4组:增殖培养基(proliferative medium,PM)组、PM+LLLI组、成骨培养基(osteogenic medium,OM)组、OM+LLLI组,激光照射总能量密度为4J/cm2。通过肉眼及倒置相差显微镜对打印体进行观察并拍照;用Live/Dead染色评价打印体内细胞存活率;利用免疫荧光染色比较各组成骨向分化因子骨钙素(osteocalcin,OCN)及Runt相关转录因子2(Runt-related transcription factor 2,Runx2)的表达。结果:获得规格10 mm×10 mm×1.5 mm、半透明、网格状的三维结构体,微丝宽度约为1mm,孔隙呈圆形,直径在700μm左右。打印体内细胞存活率较高,且各组间无明显差异。第7天时,OCN的表达量从高到低依次为OM+LLLI组、PM+LLLI组、OM组、PM组,除PM+LLLI组与OM组间差异无统计学意义外,其他各组间差异均有统计学意义(P<0.01)。到了第14天时,各组OCN表达量较第7天均有不同程度增高,OM+LLLI与OM组间差异不再有统计学意义。Runx2表达量方面,OM+LLLI组在第7天时即达到90%以上,显著高于OM组(P<0.01),PM+LLLI组也显著高于PM组(P<0.05);而到第14天,PM+LLLI组及OM+LLLI组的Runx2表达量又明显降低至低于相应未照射组。故OCN及Runx2表达量上,成骨诱导培养组明显高于未成骨诱导组,经低能量激光照射组明显高于未照射组,随着培养时间的延长,这种差异逐渐减小。结论:LLLI不会对h ASCs/海藻酸钠/明胶三维生物打印体内h ASCs存活率造成影响,且可促进hASCs成骨向分化。

• 单位
  北京大学第一医院; 北京大学