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目的:通过细胞培养液浸泡实验与体外间充质干细胞培养的方法评估紫外光照射效应对微弧氧化纯钛表面生物活性的影响。
方法:⑴纯钛片进行微弧氧化处理后,使用1000W高压汞灯提供主波长在360nm附近的紫外光对材料照射2与6小时,未接受紫外光照处理的样本为空白对照组,紫外光照处理2与6小时两组为实验组。运用扫描电镜、X射线衍射仪、表面轮廓仪、X射线光电子能谱仪、接触角测量仪对材料紫外光照前后的理化性能改变进行分析。⑵将紫外光照前后的三组钛片浸泡在含血清的细胞培养液中,浸泡7、14、21天后取出。样本干燥后,运用扫描电镜观察磷灰石形成情况,X射线衍射仪分析材料表面晶相结构的变化。⑶培养的大鼠骨髓与脂肪干细胞接种在紫外光照前后的三组钛片表面,扫描电镜观察细胞0.5小时、2小时的粘附形态;细胞计数法计算0.5小时、2小时、4小时细胞粘附数量;噻唑蓝比色法测定细胞在材料表面的增殖活性;酶组织化学法测定细胞成骨诱导1天、7天、14天碱性磷酸酶蛋白表达;实时定量RT-PCR检测细胞成骨诱导7天、21天碱性磷酸酶、骨桥蛋白、骨钙素mRNA的相对表达水平。
结果:①紫外光照后微弧氧化纯钛表面形貌、晶相结构、粗糙度未发生明显变化,但紫外光照射使材料表面Ti-OH基团显著增加,材料亲水性明显增强。②微弧氧化组在细胞培养液中浸泡至21天,仍未有磷灰石沉积。紫外光照射2小时与6小时组,浸泡7天、14天、21天均可观察到磷灰石结晶形成,X射线衍射分析显示材料表面有新出现的磷灰石特征峰。③大鼠骨髓与脂肪间充质干细胞在紫外光照射组材料表面组0.5小时、2小时、4小时细胞粘附数量明显高于对照组;细胞在三组材料表面增殖活性相当,未见明显差异;细胞成骨诱导7天、14天,紫外光照射组材料表面碱性磷酸酶水平高于对照组;RT-PCR反应结果显示细胞在紫外光照射组材料表面成骨诱导7天、21天后,碱性磷酸酶与骨钙素mRNA表达水平明显高于对照组,但骨桥蛋白mRNA表达水平未见明显差异。
结论:⑴紫外光照射后,增强了微弧氧化纯钛表面的亲水性能。⑵紫外光照射后,增强了微弧氧化纯钛表面体外诱导磷灰石沉积的能力。⑶紫外光照射后的微弧氧化纯钛表面有利于细胞的早期黏附,能促进细胞成骨分化。