微弧氧化技术与钛合金表面成骨细胞增殖及骨向分化能力

文题释义：微弧氧化技术：是金属材料表面处理的一种技术，将金属材料(如，镁、铝、钛等)置于特定电解液中，通过弧光放电过程中瞬时的高温和高压条件产生结合于金属表面的陶瓷膜层，该种方法制备的涂层材料具有高硬度、耐磨的特点。  种植体：是针对于人体自身牙齿缺失而植入上下颌骨内的人工牙根。性能优良的种植体需要同时具备高强度、耐降解、生物相容性好的特性。目前复合材料类如金属表面添加陶瓷涂层材料，具有上述多种材料特性而被临床选择。 背景：采用普通电化学法可在钛及其合金表面制备纳米级羟基磷灰石涂层，但该涂层吸收降解缓慢，需要8-12周的时间。而微弧氧化可在复杂表面形成均匀薄膜，有利于细胞黏附和骨组织长入。 目的：探索微弧氧化羟基磷灰石涂层钛合金对成骨细胞增殖及骨向分化能力的影响。 方法：采用电化学法与微弧氧化法分别制备羟基磷灰石涂层钛合金材料，检测两种材料表面的接触角。将成骨细胞系hFOB1.19接种于两组羟基磷灰石涂层钛合金材料表面，培养48 h时，采用扫描电镜观察细胞在材料上的形态变化；培养1，12，24，48，72 h时，采用MTT法检测细胞增殖；培养1，3，5 d时，比较两组材料表面细胞计数与碱性磷酸活性；培养第5天，采用Western Blotting检测细胞内骨形态发生蛋白2和骨形态发生蛋白4表达。 结果与结论：①微弧氧化组材料表面的接触角小于电化学组[(66.5±2.2)°，(52.8±2.1)°，P=0.001 5)]；②扫描电镜显示，电化学组成骨细胞形态不规则，胞体皱缩不饱满，与材料贴合较差；微弧氧化组细胞充分伸展，形态扁平，与材料贴合紧密；③微弧氧化组12-72 h的细胞增殖快于电化学组(P < 0.05)，培养3，5 d的细胞计数多于电化学组(P < 0.05)；④微弧氧化组培养1，3，5 d的细胞碱性磷酸酶活性高于电化学组(P < 0.05)；⑤微弧氧化组骨形态发生蛋白2和骨形态发生蛋白4表达均高于电化学组(P < 0.05)；⑥结果表明，微弧氧化羟基磷灰石涂层钛合金材料可促进成骨细胞的增殖及骨向分化能力。 ORCID: 0000-0003-2787-4667(王艳玲) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程     

Cytokine Expression in Human Osteoblasts After Antiseptic Treatment: A Comparative Study Between Polyhexanide and Chlorhexidine

Purpose/Aim of the study: Chlorhexidine and polyhexanide are frequently used antiseptics in clinical practice and have a broad antimicrobial range. Both antiseptics are helpful medical agents for septic wound treatment with a high potential for defeating joint infections. Their effect on human osteoblasts has, so far, not been sufficiently evaluated. The aim of this study was to investigate the activating potential of polyhexanide and chlorhexidine on inflammatory cytokines/chemokines in human osteoblasts in vitro. Materials and Methods: Human osteoblasts were isolated and cultivated in vitro and then treated separately with 0.1% and 2% chlorhexidine and 0.04% polyhexanide as commonly applied concentrations in clinical practice. Detection of cell structure and cell morphology was performed by light microscopic inspection. Cytokine and chemokine secretion was determined by using a multiplex suspension array. Results: Cell shrinking, defective cell membrane, and the loss of cell adhesion indicated cell damage of human osteoblasts after treatment with both antiseptics was evaluated by using light microscopy. Polyhexanide, but not chlorhexidine, caused human osteoblasts to secrete various interleukins (1β, 6, and 7), interferon γ, tumor necrosis factor α, vascular endothelial growth factor, eotaxin, fibroblast growth factor basic, and granulocyte macrophage colony-stimulating factor as quantified by multiplex suspension array. Conclusions: Both antiseptics induced morphological cell damage at an optimum exposure between 1 and 10 min. But only polyhexanide mediated a pronounced secretion of inflammatory cytokines and chemokines in human osteoblasts. Therefore, we recommend a preferred usage of chlorhexidine in septic surgery to avoid the induction of an inflammatory reaction.     

左归丸通过线粒体途径抗叔丁基过氧化氢诱导的MC3T3-E1细胞凋亡

目的:观察左归丸对叔丁基过氧化氢诱导的MC3T3-E1细胞凋亡的保护效应,探讨其作用机制是否与其干预线粒体途径有关。方法:以成骨细胞MC3T3-E1为研究对象,制备左归丸含药血清,建立叔丁基过氧化氢(t-BHP)成骨细胞MC3T3-E1氧化应激模型,实验分为空白组,t-BHP组,左归丸+t-BHP组,补佳乐+t-BHP组。孵育24,48,72 h后,采用噻唑蓝(MTT)法检测左归丸含药血清对t-BHP诱导MC3T3-E1细胞存活的影响;孵育48 h后,采用吖啶橙溴乙啶(AO/EB)染色法检测细胞凋亡,采用Hoechst 33342染色法观察凋亡细胞核变化,采用罗丹明123荧光染色法观察线粒体膜电位的改变,采用蛋白质免疫印迹(Western blot)法分析线粒体蛋白家族B细胞淋巴瘤/白血病-2(Bcl-2),Bcl-2相关X蛋白(Bax),半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)蛋白表达水平。结果:与空白组比较,t-BHP组显著抑制细胞增殖(P0.05,P0.01),细胞凋亡增加,线粒体膜电位降低,Bcl-2蛋白表达明显下调(P0.01);与t-BHP组比较,左归丸加t-BHP组促进暴露于t-BHP诱导的MC3T3-E1氧化损伤细胞的存活(P0.01),48 h者尤佳,逆转细胞凋亡情况,提高细胞线粒体膜电位,上调Bcl-2蛋白表达(P0.05),抑制Bax和Caspase-3蛋白表达(P0.01)。结论:左归丸含药血清能够抗t-BHP诱导的MC3T3-E1细胞凋亡,其作用机制可能与其干预线粒体途径有关。     

Evolution of periodontal regeneration: from the roots' point of view

Tissues lost as a consequence of periodontal diseases, i.e. bone, cementum and a functional periodontal ligament (PDL), can be restored to some degree. Nevertheless, results are often disappointing. There is a need to develop new paradigms for regenerating periodontal tissues that are based on an understanding of the cellular and molecular mechanisms regulating the development and regeneration of periodontal tissues. As one approach we have developed strategies for maintaining cementoblasts in culture by first determining the gene profile for these cells in situ. Next, cells were immortalized in vitro using SV 40 large T antigen (SV40 Tag) or by using mice containing transgenes enabling cellular immortality in vitro. Cementoblasts in vitro retained expression of genes associated with mineralized tissues, bone sialoprotein and osteocalcin, that were not linked with periodontal fibroblasts either in situ or in vitro. Further, cementoblasts promoted mineralization in vitro as measured by von Kossa and ex vivo using a severely compromised immunodeficient (SCID) mouse model. These cells responded to growth factors by eliciting changes in gene profile and mitogenesis and to osteotropic hormones by evoking changes in gene profile and ability to induce mineral nodule formation in vitro. The ultimate goal of these studies is to provide the knowledge base required for designing improved modalities for use in periodontal regenerative therapies.     

同一个体成骨细胞和牙周韧带成纤维细胞的原代培养

目的：探索用简单，高效的方法对同一个体的成骨细胞和牙周韧带成纤维细胞进行原代培养，以便迅速建立相关的体外研究模型，为进一步研究两种细胞的相互作用奠定基础。方法：实验用酶消化法结合组织块培养法获取大鼠牙周韧带成纤维细胞，用组织块移行生长法培养成骨细胞，并对细胞培养中取材的对象和部位，酶消化时间，污染的控制等进行探讨。结果：发现所获得的细胞符合成骨细胞和成纤细胞的形态特征和生物学特性，且生长良好。结论：用酶消化法结合组织块培养法培养大鼠牙周韧带成纤维细胞，其方法可行，结果可靠。     

牛血浆纤维黏连蛋白抑制大鼠成骨细胞凋亡的实验研究

目的研究外源性牛血浆纤维黏连蛋白(fibronectin,FN)对体外培养的大鼠成骨细胞凋亡的影响。方法采用体外培养技术原代培养大鼠成骨细胞,Western blotting法检测FN作用后成骨细胞凋亡相关基因Bcl-2及Bax的蛋白表达变化。结果体外培养的成骨细胞呈梭形、三角形或多角形,多角形细胞有多个矢状突起,核卵圆形常居一侧,Ⅰ型胶原免疫组化染色呈阳性。FN作用后细胞凋亡相关基因Bcl-2的蛋白表达增强;Bax基因的蛋白表达减弱。结论一定浓度的牛血浆FN能够抑制成骨细胞凋亡,其机制之一是增强大鼠成骨细胞胞浆内Bcl-2基因所表达的蛋白,同时减弱Bax基因的蛋白表达。     

成骨细胞超低温冻存前后生物学功能变化的研究

目的 观察超低温（液氮，-196 ℃）冻存对幼兔骨髓来源的成骨细胞体外培养的生长特性和生物学功能的影响。方法 自幼兔骨髓获取基质干细胞，体外诱导分化并培养 扩增，部分细胞进行液氮冻存，对冻存前后细胞的形态变化、增殖情况、克隆形成率、碱性磷酸酶（ALP）的合成能力、蛋白质合成能力及体外矿化能力进行对比观察，综合比较低温冻存对细胞功能的影响。结果 冻存复苏细胞的增殖有一定的时间延后性，其大体形态与冻存前基本一致，超微结构略有变化；复苏细胞仍保持典型的成熟成骨细胞的特征，具有较强的合成ALP及蛋白质的能力，两组细胞无统计学差异（P>0.05）；复苏细胞的体外矿化能力无明显变化。结论 超低温保存成骨细胞对其
生物学功能影响甚微，利用复苏细胞进行骨组织工程方面的研究是可行的。     

同源盒蛋白(Msx1)过度表达抑制成骨细胞碱性磷酸酶表达的实验研究

目的:观察同源盒蛋白(Msx1)过度表达在成骨细胞MC3T3-E1分化培养过程中对碱性磷酸酶的调节作用,以探讨Msx1蛋白对细胞成骨分化过程的调控机制。方法:将成骨细胞MC3T3-E1分为5组:未转染病毒组作为对照组1(A组);空白腺病毒载体组作为对照组2(B组);未分化组作为空白对照组(C组);分化前1 d转染携带同源盒基因Msx1的腺病毒载体组(D组);分化后1 d转染Msx1腺病毒载体组(E组)。在成骨分化培养基中培养4 d后,检测成骨细胞MC3T3-E1在成骨分化培养过程中碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)的活性。结果:A、B两组成骨细胞MC3T3-E1在成骨分化培养基培养4 d后,ALP活性呈强阳性;C组中未分化成骨细胞MC3T3-E1无ALP活性,D、E两组的成骨细胞MC3T3-E1在成骨分化培养4 d后的ALP活性明显较A、B组减低,而且D、E两组间ALP活性无区别。结论:过度表达同源盒蛋白(Msx1)能抑制成骨细胞MC3T3-E1的ALP表达,在其成骨分化的过程中起一定的抑制作用。     

粗化处理对新型骨植入钛合金的生物相容性影响

目的研究国内新研制的骨植入钛合金TZS进行喷砂并酸蚀处理对成骨细胞生物学行为的影响。方法采用SD大鼠体外原代培养方法培养成骨细胞，并将细胞分别接种于新型钛合金（ 光滑表面）及表面处理的材料表面，建立体外共同培养模型。采用MTT比色法检测第3天成骨细胞的增殖率，扫描电镜（ SEM）观察细胞形态学变化，培养第5天进行细胞碱性磷酸酶功能活性检测。结果喷砂与酸蚀处理组表面的成骨细胞，在3 d时的细胞增殖率与光滑组比较有统计学差异（ P<0.05）；5 d时的处理组碱性磷酸酶活性检测值与光滑组比较无统计学差异（ P>0.05）；SEM观察成骨细胞在喷砂与酸蚀组表面具有典型形态特征，伸展良好，具有丰富的板状、丝状伪足，优于光滑组。结论喷砂并酸蚀处理的新型钛合金在体外实验表现为不同程度的促进成骨细胞增殖及功能活性表达。     

钛种植体表面微形态对成骨细胞生长影响的体外研究

目的:研究钛种植体表面微形态对成骨细胞生长的影响。方法:将原代培养的成骨细胞与三种不同表面处理的钛片(机械打磨组G、喷砂组SB、钛浆喷涂组TPS)共同培养,采用扫描电镜、MTT法、碱性磷酸酶活性(ALP)及骨钙素分泌(OC)的检测来观察不同表面微形态对成骨细胞粘附、增殖、分化的影响。结果:成骨细胞在不同钛片表面粘附生长,SB组、TPS组表面细胞呈分化表型。SB组、TPS组细胞增殖率高于G组(P <0 .0 5 )。第1d、5d、10d ,SB组、TPS组ALP的活性高于对照组(P <0 .0 5 ) ;G组第1d、3d、5dALP分泌与对照组比较,差异无显著性(P >0 .0 5 )。第3d、5d、10dSB组、TPS组OC分泌量与对照组相比有显著性差异(P <0 .0 5 )。结论:粗糙表面(SB组、TPS组)比光滑表面(G组)更有利于成骨细胞的粘附、增殖,能促进成骨细胞向成熟的表型分化。