【摘 要】
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目的:本研究以羧甲基壳聚糖(Carboxymethyl chitosan,CMC)为介质,通过1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺(1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimidehydrochlorid e/N-Hydroxysuccinimide,EDC/NHS)活化羧基后使用骨形成肽1(Bone forming pepti
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目的:本研究以羧甲基壳聚糖(Carboxymethyl chitosan,CMC)为介质,通过1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺/N-羟基琥珀酰亚胺(1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimidehydrochlorid e/N-Hydroxysuccinimide,EDC/NHS)活化羧基后使用骨形成肽1(Bone forming peptide 1,BFP-1)来修饰脱矿牙本质基质(Demineralized dentin matrix,DDM),同时探讨该复合材料的生物相容性和促进大鼠骨髓间充质干细胞(Rat bone marrow mesenchymal stem cellsr,r BMSCs)成骨分化的能力。方法:DDM是通过将拔除的人牙齿粉碎后进行脱矿处理而获得的。本研究评估了三组材料:DDM,DDM/CMC,DDM/CMC/BFP-1,且增加了空白组(仅含有r BMSCs)作为对照。首先利用傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR),X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和荧光定位对材料进行表征,以确定BFP-1修饰DDM是否成功。同时,分离培养r BMSCs,诱导其成脂分化并使用油红O染色鉴定,诱导其成骨分化并使用碱性磷酸酶染色及茜素红染色来鉴定,通过流式细胞技术检测r BMSCs表面标志物。然后,通过细胞计数试剂盒8(Cell counting kit-8,CCK8)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)成像来评估r BMSCs与材料共培养时的增殖和粘附情况。最后,通过茜素红染色、碱性磷酸酶定性定量实验以及实时定量聚合酶链反应(Real-time quantitative polymerase chainreaction,RT-q PCR)分析材料促r BMSCs成骨分化的能力。结果:FT-IR结果显示相比于DDM组和DDM/CMC组,DDM/CMC/BFP-1组材料表面出现新峰,分别代表酰胺键和羧基。XPS结果显示三组材料表面均可见碳、氧、钙、磷和氮元素,但是DDM/CMC/BFP-1材料表面氮元素量明显增加。荧光显微镜下DDM/CMC/BFP-1材料表面可见红色荧光物质,而对照组无此现象。成功分离培养了原代r BMSCs,并诱导r BMSCs成脂分化,油红O染色结果显示实验组形成了脂滴,而对照组没有。诱导r BMSCs成骨分化,碱性磷酸酶染色和茜素红染色显示实验组表达更多的碱性磷酸酶表现为着色更深、有红染的矿化结节,而对照组无此现象。流式细胞仪检测结果显示本实验所培养的细胞表面可检测到CD29、CD90、CD31和CD45,其中CD29、CD90表达呈阳性,其阳性率分别为96.02%,95.40%,同时CD31、CD45表达为阴性。通过CCK8实验筛选DDM与r BMSCs共培养的适宜浓度结果显示,与100 mg/m L和50 mg/m L相比,当浓度为10 mg/m L时,DDM对细胞增殖的影响较小。通过CCK8实验检测DDM,DDM/CMC,DDM/CMC/BFP-1对r BMSCs增殖的影响结果显示,相比DDM组和DDM/CMC组,DDM/CMC/BFP-1组对r BMSCs增殖有促进作用,同时细胞增殖呈现BFP-1浓度依赖性,即随着BFP-1浓度从0.1 mg/m L增加到0.5 mg/m L,细胞的增殖活性增强。但是,当浓度增加到1 mg/m L时,细胞增殖受到了抑制,差异具有统计学意义(P<0.05)。扫描电镜结果显示,相比DDM和DDM/CMC,细胞在DDM/CMC/BFP-1材料上粘附最为密集。在材料体外促进细胞成骨分化能力实验中,DDM/CMC/BFP-1组碱性磷酸酶染色更深,碱性磷酸酶活性更高(P<0.05),且形成的红染的钙结节更多。DDM/CMC/BFP-1组成骨基因的表达同样也最高(P<0.05)。结论:本实验成功使用BFP-1修饰了DDM。与DDM和DDM/CMC相比,DDM/CMC/BFP-1复合材料具有更好的生物相容性和体外促进骨髓间充质干细胞成骨分化的能力,该复合材料初步显示具有作为支架材料用于骨增量的潜力。
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