氧化锆表面SDSSD肽修饰对成骨细胞生物学性能的影响

来源 :温州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pankun001
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目的:旨在研究钇稳定四方相氧化锆(Yttria-tetragonal zirconia polycrystals,Y-TZP)经SDSSD(Ser-Asp-Ser-Ser-Asp)肽修饰后对小鼠胚胎成骨细胞前体细胞(MC3T3-E1)黏附、增殖、矿化的影响。
  方法:将Y-TZP片分为三组:抛光组(Y-TZP)、热碱处理组(Y-TZP-OH),SDSSD肽修饰组(Y-TZP-SDSSD)。通过扫描电镜(SEM)、接触角测定仪、X射线光电子能谱仪(XPS)等方法对各组样品的表面形貌、润湿性、元素组成进行表征。在各样品中加入FITC-SDSSD肽进行物理吸附或化学接枝,并于超声振荡器中震荡2小时,通过荧光显微镜检查震荡前后样品表面荧光强度,进而评价SDSSD肽与样品间的结合强度。将小鼠胚胎成骨细胞前体细胞MC3T3-E1接种于各组样品表面,培养1、3、5天后进行细胞增殖实验(MTT实验),使用酶标仪在490nm波长下检测吸光度值(OD值),检测细胞的增殖水平。在各组样品表面接种MC3T3-E1细胞,培养30、120分钟后对MC3T3-E1细胞的细胞核进行染色,通过镜下拍照、计算细胞核数目的方法来检测MC3T3-E1细胞于各组样品表面的早期黏附数量。将MC3T3-E1细胞在各组样品表面培养2天后,通过免疫荧光染色观察细胞形貌和细胞骨架。将MC3T3-E1细胞接种在各组样品表面进行成骨诱导14天后,通过体视显微镜观察氧化锆样品表面的矿化结节颜色、数量和大小,并进一步使用酶标仪在540nm波长下检测OD值,以评估成骨细胞的矿化水平。
  结果:SEM结果显示,各组样品电镜下形貌相似,可见微米级别不规则突起及沟纹结构。Y-TZP-SDSSD组样本水接触角值(61.60±5.20°)明显(P<0.05)低于Y-TZP组(78.15±1.78°)和Y-TZP-OH组(69.85±1.85°)。XPS分析结果显示,SDSSD肽被成功接枝于氧化锆样品表面。进一步免疫荧光检测表明,SDSSD肽与氧化锆间化学键结合强度较高,经过2小时超声震荡后样品表面仍有SDSSD存在。MTT实验结果表明,第1、3天时各组样品表面的MC3T3-E1细胞均可实现明显增殖,组间无统计学差异存在,但第5天时Y-TZP-OH组细胞活性明显低于Y-TZP组(P<0.05);第5天时,Y-TZP-SDSSD组细胞活性也低于Y-TZP组,但差异无统计学意义。细胞早期黏附能力实验结果表明,Y-TZP-SDSSD组表面细胞核的数量明显高于Y-TZP和Y-TZP-OH组(P<0.05)。免疫荧光染色观察细胞形貌可见,MC3T3-E1细胞在Y-TZP-SDSSD表面铺展面积最大,肌动蛋白丝明显,细胞与细胞间的接触较多。另外,体视显微镜观察表面,Y-TZP-SDSSD组样本表面的茜素红染色颜色最深、钙结节最多;酶标仪定量检测结果显示,Y-TZP-SDSSD组样品表面成骨细胞产生的矿化基质明显高于其它两组(P<0.05)。
  结论:利用热碱反应和硅烷偶联剂对Y-TZP进行表面改性,进一步通过接枝反应成功地把SDSSD肽修饰于Y-TZP表面。体外细胞实验证实,Y-TZP表面经SDSSD肽修饰后,其表面润湿性更好,可显著地促进MC3T3-E1细胞早期黏附、铺展,且可一定程度地促进细胞矿化。
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