编号：YYHY00887

篇名：钛表面微纳层级结构促MC3T3-E1细胞黏附增殖及载药潜力评价

作者： 丁彤 王健辉 肖智勇 武腾飞 杨瑟飞

关键词： 钛 激光 表面处理 阳极氧化 微纳层级结构 细胞黏附 细胞增殖 细胞分化 骨形成蛋白-2 药物载体 药物释放

机构： 中国人民解放军医学院 中国人民解放军总医院第一医学中心口腔科 军事科学院军事医学研究院毒物药物研究所 抗毒药物与毒理学国家重点实验室 航空工业北京长城计量测试技术研究所

摘要： 目的探讨钛表面微纳层级结构对MC3T3-E1细胞黏附增殖的影响和载药潜力的评价,为钛表面选区改性并载药缓释提供参考。方法根据钛表面处理方式将纯钛样本(直径10 mm,厚2.5 mm)随机分为:抛光组(T)、阳极氧化组(TO)和微纳层级结构组(FTO)。T组仅做抛光处理;TO组采用阳极氧化技术处理;FTO组采用飞秒激光蚀刻联合阳极氧化技术处理。用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)观察3种表面形貌,接触角测量其表面的润湿性,X射线能谱仪(energy dispersive spectroscopy,EDS)分析表面化学成分;激光共聚焦显微镜(confocal laser scanning microscope,CLSM)测量FTO结构深度和表面粗糙度;免疫荧光染色、CCK-8和茜苏红染色半定量分析评估MC3T3-E1细胞在各组样本表面的黏附增殖分化;应用冷冻干燥法加载重组人源骨形成蛋白-2(recombinant human bone morphogenetic proteins-2,rhBMP-2),酶联免疫吸附反应(enzyme-linked immunosorbent assey,ELISA)评估不同表面结构的载药潜力。结果SEM观察到T组钛板表面可见方向一致且均匀的抛光痕迹;TO组表面为纳米级蜂窝状的二氧化钛(titanium dioxide,TiO2)纳米管结构;FTO组形成直径约为100 nm的规则有序的微纳层级结构。FTO组的接触角最小,为32°±1.7°,润湿性最好;一级结构圆孔平均深度为93.6μm,粗糙度1.5~2μm。TO组和FTO组含氧量占比多,提示TiO2形成。FTO组表面细胞增殖最显著(P<0.001),细胞黏附表面积最大(P<0.05)。FTO组加载rhBMP-2后缓慢释放14 d,且能促进细胞外基质矿化(P<0.001)。结论钛表面微制备的纳米层级结构有促进MC3T3-E1细胞黏附增殖和成骨分化的作用,有载药潜力,是钛表面处理的新方式。