A bone replaceable artificial bone substitute: cytotoxicity, cell adhesion, proliferation, and alkaline phosphatase activity

Cellular toxicity, cell adhesion and proliferation, and alkaline phosphatase (ALP) activity were investigated for an artificial bone substitute composed of heated carbonate apatite (CAp) and Type I atelocollagen (AtCol) extracted from bovine tail skins (88/12 in %wt/wt). To enhance the intramolecular crosslinking between collagen molecules, the CAp-AtCol substitutes were irradiated by ultraviolet rays (wave length 254 nm) at 4 degrees C for 4 h or vacuum dried at 150 degrees C for 2 h. Cytotoxicity tests by a direct contact method and an extract dilution method revealed that the CAp-AtCol substitutes were cytocompatible for balb 3T3 fibroblasts. Osteoblast adhesion studies demonstrated that the substitute disks composed of 980 degrees C-heated CAp and AtCol were significantly more adhesive for osteoblasts than those of 1,200 degrees C-sintered CAp and AtCol (p < 0.05). Proliferation studies showed that the number of osteoblasts grown in the media containing substitutes of 980 degrees C-heated CAp and AtCol was statistically higher than grown in those of 1,200 degrees C-sintered CAp and AtCol after 5 days (p < 0.05). It was found that osteoblasts grown in the substitutes of 980 degrees C-heated CAp and AtCol only expressed similar ALP activity to the controls. These results suggested that the substitutes consisting of 980 degrees C-heated CAp and AtCol show more favorable interactions with osteoblasts than those of 1,200 degrees C-sintered CAp and AtCol.     

骨组织工程细胞支架复合珊瑚羟基磷灰石生物相容性研究

目的研究复合珊瑚羟基磷灰石(CCHA)与成骨细胞的生物相容性。方法将成骨细胞分别和复合骨形态发生蛋白的珊瑚羟基磷灰石(CCHA)、单纯珊瑚羟基磷灰石(CHA)混合培养,检测细胞增殖指数和碱性磷酸酶(ALP)活性。结果CCHA对成骨细胞的ALP活性有明显的促进作用,CHA对ALP活性没有影响。二者对细胞增殖指数均无影响。结论CCHA具有良好的生物相容性和骨诱导作用。     

珍珠层人工骨促进成骨细胞的体外成骨能力

目的:研究珍珠层人工骨对人成骨细胞体外成骨能力的影响。方法:将珍珠层人工骨、聚乳酸(对照组)与人成骨细胞共同培养,观察细胞形态、细胞活性、碱性磷酸酶(ALP)活性和基质钙化情况。结果:实验组在细胞形态、细胞活性等指标与对照组相比差异无显著性;实验组在培养7d及14d后ALP阳性细胞数多于对照组;培养21d后可观察到骨结节,对照组没有骨结节产生。结论:珍珠层人工骨可促进成骨细胞的体外成骨能力。     

The expression of TGF-βmRNA and its biological function in rat osteoblasts with exposure to raloxifene

Objective:To investigate the effects of raloxifene and estradiol on the proliferation,differentiation and the expression of transforming growth factor-β(TGF-β)of osteoblasts in vitro.Methods:Different doses of raloxifene and estradiol were added into the medium of the second generation osteoblasts obtained from the skull of newborn SD rats.The following parameters including cell proliferation,activity of alkaline phosphatase(ALP),the levels of type Ⅰ collagen(Col-I)mRNA and TGF-β1 mRNA in different groups were measured and analyzed.Results:Raloxifene and 17-βestradiol(17-β E2)showed no significant effect on stimulating the proliferation of osteoblasts(P>0.05 vs the control).However,raloxifene could significantly improve ALP activity and Col-I mRNA expression in high consistency group(P<0.01)in dose-dependent manner.Raloxifene group in 10-8 mol/L increased the expression of TGF-β1 mRNA(vs the control,P<0.05).Estradiol significantly increased ALP activity,Col-I mRNA expression and TGF-β1 mRNA expression(P<0.05 or P<0.01 vs the control).Conclusions:Both of raloxifene and estradiol could stimulate differentiation of osteoblasts and expression of bone matrix,but showed no effect on proliferation of cultured osteoblasts.The expressions of TGF-β1 mRNA were different,which might imply their different mechanisms by means of estrogen receptor.     

Genistein对乳腺癌细胞致成骨细胞生物学功能改变的影响

目的 探讨Genistein对乳腺癌细胞致成骨细胞(osteoblast, OB)增殖、分化和矿化功能的影响,观察Genistein在乳腺癌骨转移的病理条件下是否能调节OB生物学功能.方法 源于大鼠颅盖骨的原代OB与50%来自人源性乳腺癌细胞系MDA-MB-231或MCF-7的条件培养基(conditioned medium,CM)共同培养,并加入5×10-7 mol/L (G7)、5×10-8 mol/L (G8)或5×10-9mol/L (G9) 的Genistein进行干预.MTT法观察其对OB增殖的影响;PNPP偶氮法观察其对OB碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)活性的影响;茜素红S(ARS)进行矿化结节染色并计算面积以观察其对OB矿化能力的影响.结果 MDA-MB-231和MCF-7细胞条件培养基可显著抑制OB的增殖.用Genistein干预1 d、3 d和5 d后,OB增值率可有不同程度的提高,差异有统计学意义(P<0.05).此外,乳腺癌细胞条件培养基可明显下调OB的ALP活性,而用不同浓度的Genistein干预后,OB的ALP活性分别较MDA-MB-231和MCF-7细胞条件培养基组增加22.7%、32.4%、63.5%和27.7%、32.0%、58.3%(P<0.05).Genistein还可改善乳腺癌细胞条件培养基对OB矿化能力的抑制,增加OB形成的矿化结节面积.结论 在乳腺癌骨转移的病理条件下,Genistein可促进OB的增殖、分化和矿化能力,改善乳腺癌细胞对OB生物学功能的抑制作用.     

成骨细胞异种移植的免疫观察

目的 探讨异种成骨细胞移植及组织工程骨构建的可能性。方法 用二步酶消化—组织块联合接种法行SD大鼠骨细胞原代培养，传代后用碱性磷酸酶(ALP)染色法进行细胞鉴定；再将28只大耳白兔分为3组：自体移植组(A组)、异种移植组(B组)、正常对照组(C组)，分别于腹直肌袋内注入自体软骨细胞悬液、SD大鼠成骨细胞及生理盐水，于1、2、4及8周行免疫学及组织形态学检测。结果 细胞原代接种后5天成单层，经鉴定为成骨细胞；实验兔各组移植后受体无明显全身及局部排异反应；B组移植后2、4周检测到特异性抗体，2周检测到细胞介导的细胞毒反应，4周达高峰，8周开始减退，HE染色见大量炎性细胞浸润，至8周无明显异位成骨现象。A、C两组移植后末见明显体液及细胞免疫反应。结论 单纯异种成骨细胞不能作为细胞移植及组织工程骨构建的可靠细胞来源。     

LncRNA ZBED3-AS1/miR-339-5p/Notch 1轴调控骨质疏松大鼠成骨细胞增殖分化

目的:探究LncRNA ZBED3-AS1调控miR-339-5p/Notch 1在骨质疏松大鼠成骨细胞增殖分化中的作用。方法:构建假手术（Sham）组和模型（Model）组大鼠模型,对大鼠的骨密度进行检查观测大鼠建模情况。分离大鼠成骨细胞,qRT-PCR检测细胞中ZBED3-AS1、miR-339-5p的表达。对Sh...     

珍珠层/聚乳酸人工骨的生物相容性研究

目的：研究珍珠层／聚乳酸人工骨在体内外的生物相容性。方法：将珍珠层／聚乳酸人工骨在体外与兔成骨细胞复合培养作实验组，以脱钙骨／聚乳酸人工骨作对照，行MTT法、组织学和扫描电镜检测，观察成骨细胞在材料表面的粘附、生长和增殖情况；将同种异体成骨细胞—珍珠层／聚乳酸人工骨复合植入体内，观察机体对细胞与材料的排斥反应。结果：肌法显示随培养时间的延长，细胞在材料表面不断增殖；组织学及电镜显示，在体外细胞于材料表面及孔隙中附着、生长良好，存在接触抑制现象；细胞与材料复合植入体内，珍珠层／聚乳酸组的炎性反应明显比对照组轻。结论：珍珠层／聚乳酸人工骨在体内外有良好的生物相容性。     

类金刚石镀膜形状记忆合金与成骨细胞生物相容性的研究

目的研究类金刚石(diamond-like carbon, DLC)镀膜形状记忆合金对体外培养的成骨细胞生物学行为的影响. 方法选择规格相同的DLC镀膜镍钛(NiTi)记忆合金(镀膜组)、非镀膜记忆合金(非镀膜组)各30片与体外培养的成骨细胞混合培养,并设立空白对照组(不加材料的单纯细胞培养组),观察细胞的增殖情况.收集第1～5 天的细胞培养液,测定其中的碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)、Ni2 含量及成骨细胞计数. 结果镀膜组和对照组细胞计数及ALP浓度均高于非镀膜组;细胞计数,第3、4及5天,镀膜组及对照组与非镀膜组比较,差异有统计学意义(P<0.05);ALP浓度,镀膜组第2、3及5天,对照组第3、4及5天,与非镀膜组比较,差异有统计学意义(P＜0.05).Ni2 含量低于非镀膜组,第3、4及5天与非镀膜组比较,差异有统计学意义(P<0.05). 结论 DLC镀膜形状记忆合金的组织相容性明显优于非镀膜组.     

骨保护蛋白基因转染成骨细胞后的表达及对其生物学行为的影响

目的 将人骨保护蛋白(OPG)基因转入体外培养的人成骨细胞,研究OPG基因在转染成骨细胞中的表达,并分析OPG基因转染对成骨细胞生物学行为的影响.方法 首先行人成骨细胞体外培养,然后用质粒peDNA3.1-hOPG转染成骨细胞,应用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)和Western blot检测转染细胞OPG mRNA和蛋白质的表达.观察OPG基因转染后成骨细胞的增殖情况,对成骨细胞表达的碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(BGP)的含量进行检测,观察转基因细胞的生物学特性.结果 RT-PCR和Western blot检测结果表明在OPG基因转染后,成骨细胞表达的OPGmRNA和蛋白质含量均较未转染组增加.在OPG基因转染后,可明显促进成骨细胞的增殖,成骨细胞表达的ALP和BGP的含量均显著上升,而且在量效图中可以观察到随着OPG基因转染剂量增加,其增加程度也增加.结论 成骨细胞可作为转基因的受体细胞,成功表达目的 基因.转染OPG基因的成骨细胞可稳定、高效的表达OPG.OPG基因转染成骨细胞生物学特性稳定,而且可明显促进转染成骨细胞的成骨特性的表达.     

复合类新型骨基质材料生物相容性研究

目的 评价一种新型无机—有机复合类骨基质材料(NBM)的生物相容性。方法 应用组织培养技术对NBM体外复合兔成骨细胞培养1—14天，然后进行形态学观察、细胞增殖、细胞蛋白含量与碱性磷酸团(ALP)活性测定；对NBM采用同种兔体内植入观察2、4和8周，通过倒置显微镜、扫描电镜及组织学观察其体内成骨情况。结果 体外培养时NBM对成骨细胞的体外增殖和ALP的表达无明显抑制作用，成骨细胞与材料可良好黏附、增殖，并分泌大量细胞外基质成分；而细胞—材料复合体肌内植入后4周可见大量淋巴细胞和巨噬细胞浸润，8周仍未见新生骨组织生成。结论 NBM材料的体内外生物相容性差异可能与NBM免疫原性有关，体内植入后引起宿主免疫反应，影响体内成骨。无机—有机复合材料引起的移植免疫排斥反应应引起组织工程研究的注意。     

负载BMP-2掺锶磷酸钙复合材料对成骨细胞增殖及功能的影响

目的探索负载BMP-2掺锶磷酸钙复合材料对成骨细胞增殖及功能的影响。方法获取SD大鼠成骨细胞,随机分为空白对照组(Con组)、磷酸钙组(CPC组)和复合材料组(BSCPC组);培养基中分别添加安慰剂、磷酸钙和负载BMP-2掺锶磷酸钙共培养一段时间,通过CCK-8法检测成骨细胞的增殖情况,碱性磷酸酶(alkalinephosphatase,ALP)及茜素红染色观察细胞的功能状态,蛋白电泳观察骨保护素(osteoprotegerin,OPG)、核因子κB受体活化因子(receptor activator of nuclear factor-KB,RANK)及核因子κB受体活化因子配体(ligand of receptor activator of nuclear factor-κB,RANKL)蛋白的表达情况。结果共培养1、3、5和7 d,和Con组比较,CPC组和BSCPC组的成骨细胞数目明显增加(P0.05),且以BSCPC组成骨细胞数目最多(P0.05);共培养14 d及21 d,和Con组比较,CPC组和BSCPC组的成骨细胞的矿化能力及ALP活性明显增加(P0.05),且以BSCPC组细胞钙化能力最强及ALP活性最高(P0.05);共培养7 d,和Con组比较,CPC组和BSCPC组的成骨细胞的OPG表达明显增加,而RANK及RANKL蛋白表达明显降低(P0.05),且以BSCPC组的成骨细胞蛋白OPG、RANK及RANKL蛋白表达量改善最为显著(P0.05)。结论负载BMP-2掺锶磷酸钙复合材料促进成骨细胞增殖分化和改善细胞活性和功能。     

胰岛素样生长因子1对酒精干预体外培养成骨细胞增殖和功能抑制的影响

目的探讨体外培养成骨细胞在不同血清浓度条件下酒精干预后增殖和功能的改变，以及胰岛素样生长因子1（insulin—likegrowth factor1，IGF-1）的保护作用。方法体外分离培养新生SD大鼠颅骨成骨细胞，分6组在不同条件下进行培养，分别为正常血清浓度组（F15组，含15％新生牛血清）、正常血清浓度加酒精组（F15／EtOH组，酒精浓度为100mmol／L）、血清饥饿组（F2组，含2％新生牛血清）、血清饥饿加酒精组（F2／EtOH组）、血清饥饿加IGF-1组（F2／IGF-1组，IGF-1浓度为25ng／m1）和血清饥饿、IGF-1加酒精组（F2／IGF-1／EtOH组）。于培养24、48、72、96h检测细胞增殖、细胞内碱性磷酸酶（alkalinephosphatase，ALP）活性和骨钙素（boneglaprotein，BGP）mRNA表达。结果各时间点F15／EtOH组成骨细胞吸光度（A）值及ALP活性、BGPmRNA表达较F。。组均下降，差异有统计学意义（P〈0．05）。F2组较F15组A值及ALP、BGPmRNA降低（P〈0．05），F2／EtOH组较F2组降低（P〈0．05），F2／IGF-1组较F2组增加（P〈0．05）；F2／IGF-1／EtOH组较F2／IGF-1组除24h外A值无明显降低（P〉0．05），ALP、BGPmRNA均降低（P〈0．05），A值及ALP、BGPmRNA较F2／EtOH组增加（P〈0．05）。结论酒精能引起成骨细胞增殖和功能抑制，加重血清饥饿对成骨细胞的抑制作用，可能是酒精性骨损害的机制之一。IGF-1能改善血清饥饿引起的成骨抑制，并抵抗酒精抑制细胞增殖的作用，可能成为探索治疗酒精性骨损害的途径之一。     

自身骨泥成骨活性的实验研究

目的：观察长管状骨钻孔产生的骨泥的成骨活性。方法：选健康家兔２２只,桡骨中段连续钻孔采集骨泥,植入兔股四头肌。２周取５只兔做ＥＣＴ检查,１、２、３周分别做组织学检查、Ｅｌｉｖｉｓｉｏｎ二步法免疫组化染色及碱性磷酸酶测定。结果：自身骨泥具有良好的异位诱导成骨活性。植入区放射性浓聚程度明显高于对侧正常组织（Ｐ＜００５）。植入１周软骨生成,３周网织骨形成。组织碱性磷酸酶活性明显高于正常肌肉（Ｐ＜００１）,免疫组化发现细胞及组织ＢＭＰ强阳性。结论：长管状骨钻孔产生的自身骨泥具有诱导成骨作用,可做为需少量植骨的植骨材料。     

绿色荧光蛋白体外转染与体内示踪成骨细胞的研究

目的观察经腺病毒介导的绿色荧光蛋白(greenfluorescentprotein,GFP)转染的成骨细胞的体外表达及体内示踪情况,探讨GFP作为组织工程种子细胞示踪剂的可行性。方法以腺病毒为载体,293A细胞为包装细胞,介导GFP转染成人骨髓源成骨细胞,与未转染的同期细胞作对照,在相差显微镜和荧光显微镜下观察,流式细胞术检测GFP表达效率;分别检测转染后两组细胞的碱性磷酸酶(ALP)活性与骨钙素(OCN)的含量;并将GFP转染8d后的成骨细胞植入裸鼠股部肌袋内,术后4、8周取材进行荧光显微镜、HE染色组织学和免疫组织化学染色观察。结果GFP转染的骨髓源成骨细胞表达绿色荧光的阳性率达75%以上,转染8d后的成骨细胞表面抗原标志CD29、CD44高效表达,而CD34不表达;转染后4、8d细胞内ALP活性与OCN含量与未转染组比较差异无显著性意义(P>005)。GFP转染8d后的成骨细胞植入裸鼠体内4、8周均可表达明显的绿色荧光,并具有成骨细胞的形态特征,ALP免疫组化染色呈黄褐色。结论GFP能在体外转染、裸鼠体内示踪成骨细胞,是一种可用于组织工程研究的理想的活细胞示踪剂。     

Bone induction by BMP-2 transduced stem cells derived from human fat.

PURPOSE: We have isolated pluripotent mesenchymal progenitor cells in large numbers from liposuction aspirates (processed lipoaspirate cells or PLAs). This study examines the osteogenic potential of PLAs and bone marrow aspirate cells (BMAs), when exposed to either recombinant human bone morphogenetic protein (BMP)-2 (rh-BMP-2) or adenovirus containing BMP-2 cDNA (Ad-BMP-2). METHODS: Liposuction aspirates underwent proteolytic digestion to obtain PLAs. After exposure to exogenous rh-BMP-2 or Ad-BMP-2 for four or seven days, PLAs and BMAs were assessed by histochemistry, spectrophotometry and RT-PCR. Western blotting and ELISA confirmed BMP gene transduction. Results were compared to osteoblasts and cells in osteogenic media only. PLA-Ad-BMP-2 cells were seeded on matrices and implanted in the hind limbs of SCID mice. RESULTS: Analysis of quantified bone precursor assays including extracellular ALP histomorphometry, intracellular ALP spectrophotometry, and calcified extracellular matrix (von Kossa) histomorphometry revealed that PLAs treated with exogenous rh-BMP-2 or transduced with a BMP-2 containing adenovirus (PLA-Ad-BMP-2) produced more bone precursors than osteoblasts (p=0.001). PLAs treated with exogenous rh-BMP-2 or PLA-Ad-BMP-2 also produced more bone precursors than BMAs (p=0.001), except for day 7 ALP histomorphometry (p=0.343). ELISA confirmed successful BMP-2 production by both progenitor cell groups transduced with Ad-BMP-2. H&E sections from collagen I matrices seeded with PLA-Ad-BMP-2 cells confirmed bone formation at six weeks. CONCLUSIONS: Liposuction aspirates contain PLAs that can be transfected with the BMP-2 gene, with rapid induction into the osteoblast phenotype at a rate comparable to rh-BMP-2 and osteoblast groups. Transduced PLAs produce more bone precursors with faster onset of calcified extracellular matrix than transduced BMAs. PLAs may be an ideal source of mesenchyme-lineage stem cells for gene therapy and tissue engineering.     

煅烧骨与诱导的MSCs复合的实验研究

目的：观察大鼠骨髓基质干细胞（MSCs）与经胶原涂层处理的煅烧骨（CCB）复合行体外培养时贴附、增殖能力的变化,探讨构建组织工程骨体外培养的最适时间。方法：制备鼠尾胶原（I型胶原）,无菌条件下,将煅烧骨置于胶原液中,2h后取出骨块,置滤网中将孔内外的胶原溶液沥干。体外培养的大鼠MSCs经矿化液诱导向成骨细胞分化。将分化后的成骨细胞滴加到涂胶原的煅烧骨块上,同时以未涂胶原的煅烧骨块为对照组。3天,7天时取材,扫描电镜下观察实验组与对照组成骨细胞在煅烧骨表面的贴附数量及形态,用细胞计数法测定细胞在两组材料的生长曲线,组织化学方法检测成骨细胞的ALP活性。结果：扫描电镜发现实验组成骨细胞的贴附数量显著高于对照组（P〈0．01）。细胞计数认为实验组细胞在材料上粘附数量多,增殖速度快。实验组ALP活性明显高于对照组（P〈0．01）。结论：胶原修饰的煅烧骨具有良好的组织相容性,能明显提高成骨细胞的贴附,并且促进成骨细胞活性维持,体外培养7～8天时,材料上的细胞数达到最大,应尽快植入体内。     

胶原酶阶梯消化法体外培养成骨细胞的研究

目的 采用胶原酶阶梯消化法进行鼠颅盖骨体外培养。方法 将新生的健康Wistar大鼠处死,无菌条件下取出颅骨,剔净,粉碎漂洗。依次用1．0％、0．5％及0．1％的Ⅰ型胶原酶分3次对颅骨进行消化。制成细胞悬液,接种培养,然后进行细胞内碱性磷酸酶（ALP）染色,最后将成骨细胞纯化、鉴定。结果 纯化处理的培养皿中,ALP染色阳性区域不少于95％,而对照皿中,不超过62％。结论 胶原酶阶梯消化法培养 的成骨细胞具有典型的成骨细胞特征,且成份单一。     

补肾中药HU-ECS对培养成骨细胞增殖、分化及矿化功能的影响

目的：为了解补肾中药HU-ECS对体外培养成骨细胞的作用。方法：应用MTT法、对硝基苯磷酸盐法及茜素红染色方法观察HU-ECS对体外培养民骨细胞的增殖、ALP表达及矿化结节形成的影响。结果：HU-ECS具有刺激骨细胞增殖作用（10^-6g/ml组,P＜0.01-0.001）,提高ALP活性及矿化结节形成的数量。结论：HU-ECS具有刺激体外培养成骨细胞增殖及分化成熟的功能。