钙离子交换的纳米EMT型分子筛促进小鼠前成骨细胞体外增殖及诱导成骨分化

【作者】 池明翰； 李娜； 王林；

【机构】 吉林大学口腔医院种植中心； 吉林省牙发育及颌骨重塑与再生省重点实验室； 吉林大学口腔医院牙体牙髓病中心；

【摘要】 目的:观察钙离子交换的纳米EMT型分子筛在促进小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)增殖和成骨分化方面的潜力以及其在骨组织工程中的应用。材料与方法:本文首先通过低温无模板剂方法合成纳米级EMT型分子筛材料,将其稳定在水悬浮液中,直接用于钙离子交换。EMT型分子筛高孔隙率,低Si/Al比,高钠含量和超小晶体尺寸允许其在较短的离子交换时间内(1到12小时)引入大量的钙离子。首先通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)以及电感耦合离子光谱发生仪(ICP)观察和测量EMT分子筛的形貌以及钙离子交换率,随后将EMT型分子筛和钙离子交换的EMT型分子筛使用旋涂方式固定在聚多巴胺预处理的钛片表面,建立钛种植体表面模型,分5组处理:空白组不做任何处理(Ticontrol),对照组分为纳米EMT型分子筛处理的钛片组(EMT@Ti)、经历1小时钙离子交换的纳米EMT型分子筛处理的钛片组(EMT-1@Ti)、经历6小时钙离子交换的纳米EMT型分子筛处理的钛片组(EMT-6@Ti)、经历12小时钙离子交换的纳米EMT型分子筛处理的钛片组(EMT-12@Ti)。将MC3T3-E1细胞接种于上述5组钛片表面,分别于1天和4天利用CCK-8法检测细胞毒性和增殖活性;24小时后使用FITC和DAPI染色判断细胞黏附情况;14天后采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测成骨分化相关标志物碱性磷酸酶(ALP)、Ⅰ型胶原(Collagen1)、骨钙素(OCN)、Runt相关转录因子2(Runx2)mRNA的表达水平;21天后茜素红染色检测钛片表面的矿化结节,随后使用10%氯化十六烷吡啶溶解其矿化结节染色并测量542nm处的OD值。结果:X-射线衍射(XRD)、透射显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)显示清晰的纳米EMT型分子筛结构;电感耦合离子光谱发生仪(ICP)检测显示钙离子交换率随着时间的增加而升高,并在12h交换时间显示最大限度的钙交换率(6.7wt%);CCK-8细胞毒性增殖实验表明,与对照组比较,干预4天以后钙离子交换的纳米EMT型分子筛(EMT-1@Ti、EMT-6@Ti、EMT-12@Ti)均能促进细胞增殖(P<0.05),EMT-12@Ti促进细胞增殖最明显,且无细胞毒性;FITC和DAPI染色显示钙离子交换的纳米EMT型分子筛促进细胞粘附;茜素红染色表明EMT-1@Ti、EMT-6@Ti、EMT-12@Ti均能促进矿化结节的形成(P<0.05),EMT-12@Ti促进矿化结节的形成最明显实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测表明EMT-1@Ti、EMT-6@Ti、EMT-12@Ti均能促进Alp、Collagen 1、Ocn、Runx-2m RNA表达(P<0.05),EMT-12@Ti促进上述m RNA表达最明显。结论:钙离子交换的纳米EMT型分子筛有效促进小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)细胞的增殖以及成骨分化。更多还原