纯钛微纳米复合形貌对成骨细胞生物学行为的影响

目的 对比研究纯钛表面不同微纳米图案对成骨细胞生物学活性的影响,探讨微米与纳米结构在影响细胞行为当中的不同作用.方法 制备4组纯钛微纳米复合表面形貌:喷砂(S)、喷砂-酸蚀(SLA)、喷砂-碱热(SAH)及喷砂-阳极氧化(SAN).检测各组材料表面理化性能,扫描电镜观察各组材料表面形貌及细胞黏附形态,CCK-8法测定细胞在材料表面增殖能力,碱性磷酸酶(ALP)活性检测细胞在材料表面分化能力.利用单因素方差分析进行统计分析,最小有意义差异(LSD)t检验对同时间点不同组的CCK-8及ALP结果进行比较.结果 (1)粗糙度结果示:SLA组粗糙度大于其余3组,差异有统计学意义(FRta=38.449,PRa＜0.001;FRq=29.564,PRq＜0.001).(2)扫描电镜示:S组仅形成弹坑状一级微米结构,黏附细胞伪足短小,SLA、SAH及SAN组分别修饰沟壑状、网状及管状二级纳米多孔图案,细胞于SAH、SAN组表面伪足更为伸展,其中SAH组表面细胞伪足生长进入孔隙形成机械锁结.(3)CCK-8结果示:第5天,SAH和SAN组细胞增殖A值(1.546和1.528)显著高于S组(1.31),差异有统计学意义(F=3.229,P=0.042);第7天时,SAH和SAN组细胞增殖A值(2.646和2.57)显著高于S组(2.24),差异有统计学意义(F=3.51,P=0.035).(4)细胞分化检测示:接种7d后,SAH组ALP活性(77.656)显著高于S、SLA及SAN组(53.132、51.052和62.207),差异有统计学意义(F=29.734,P＜0.001);接种14d后,SAH与SAN组ALP活性(104.107和109.963)显著高于S与SLA两组(82.885和73.303),差异有统计学意义(F=46.052,P＜0.001).结论 钛片表面微纳米图案影响细胞伪足形态,促进细胞增殖及ALP活性,其中多孔形貌显著增加细胞活性,碱热处理表面早期ALP活性显著增加,且形成纳米网比纳米管更有利于形成机械锁结.