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摘要
目的：通过3D打印技术打印多孔钛合金支架，研究其表面微弧氧化(MAO)/碱处理并加载精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)肽涂层对前成骨细胞生物学行为的影响。方法：设计并打印3D多孔钛合金支架，对其进行不同表面处理后分为MAO组、MAO/碱处理(MN)组、MAO/碱处理加载RGD肽(MNR)组，另设空白对照组。检测各组多孔钛合金支架的弹性模量，扫描电子显微镜(SEM)观察各组多孔钛合金支架表面微观结构，能谱分析仪(EDS)检测各组多孔钛合金支架表面元素构成，接触角测量仪检测各组多孔钛合金支架表面水滴接触角大小。将小鼠胚胎成骨细胞前体细胞(MC3T3-E1细胞)与各组支架共培养，CCK-8法检测各组多孔钛合金支架表面细胞增殖活性，Live/Dead细胞染色法检测各组多孔钛合金支架的生物相容性，细胞黏附实验观察各组细胞在多孔钛合金支架表面黏附情况，采用碱性磷酸酶(ALP)试剂盒检测各组细胞ALP活性，实时荧光定量PCR (RT-qPCR)法检测各组细胞中Runt相关转录因子2 (Runx2)、骨桥素(OPN)和骨钙素(OCN) mRNA表达水平。结果：3D打印多孔钛合金支架的弹性模量为(1.17±0.62)GPa。SEM观察，MAO处理后的多孔钛合金支架表面呈现火山口样形貌，碱处理后出现细小裂纹并呈现纳米级鱼鳞结构，加载RGD肽涂层的多孔钛合金支架表面观察到散在的RGD颗粒。EDS检测，MNR组支架表面RGD涂层成功加载。接触角测量仪检测，多孔钛合金支架表面接触角MAO组>MN组>MNR组。CCK-8法，培养第1、3和5天时3组细胞增殖活性均呈增长趋势，培养第3和5天时各组细胞增殖活性组间比较差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。Live/Dead细胞染色，3组支架均具备良好的体外相容性。细胞黏附实验，共培养48 h后，MNR组细胞数量和形态伸展均优于MAO组和MN组。培养第7天时，与MAO组比较，MNR组细胞ALP活性明显升高(P<0.01)，培养第14天时3组细胞ALP活性组间两两比较差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。RT-qPCR法检测，培养第7天时，与空白对照组和MAO组比较，MN组和MNR组细胞中Runx2和OPN mRNA表达水平均明显升高(P<0.01),MNR组细胞中OCN mRNA表达水平明显升高(P<0.05)；培养第14天时，MAO组、MN组和MNR组细胞中Runx2和OPN mRNA表达水平组间两两比较差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01)，与空白对照组比较，MAO组、 MN组和MNR组细胞中OCN mRNA表达水平均明显升高(P<0.01)。结论：3D打印多孔钛合金支架具有与人体骨组织匹配的弹性模量，支架表面MAO/碱处理并加载RGD肽涂层对MC3T3-E1细胞无毒性且对其成骨分化有促进作用。
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