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目的:研究载不同浓度TGF-β1微球缓释药动力特性,评价载TGF-β1微球涂层多孔钛对成骨细胞影响。
方法:采用粉末注射成形(Metal Injection Molding,MIM)技术制备60％孔隙度具有连通孔结构多孔钛；用改良乳化冷凝聚合交联法制备明胶缓释微球；用渗涂法在多孔钛表层孔隙内涂覆载TGF-β1明胶微球涂层,用MTT法检测载TGF-β1微球涂层多孔钛的细胞毒性,ELISA法检测该涂层的药物动力特性；体外细胞实验评价载不同浓度的TGF-β1明胶微球对成骨细胞增殖和分化的影响并优化TGF-β1浓度,比较研究载TGF-β1微球涂层多孔钛组(A组),添加TGF-β1溶液多孔钛组(B组),不加TGF-β1多孔钛组(C组)对成骨细胞黏附增殖分化的影响。
结果:用MIM技术制备多孔钛的结构特点及力学性能为:孔隙度为60％,孔径范围为50～300μm的连通孔结构。载TGF-β1明胶微球平均粒径为(20.33±3.67)μm,用5wt％明胶溶液处理后再渗涂20mg/ml明胶微球发现孔隙内均匀分布微球且不阻塞孔隙；MTT法检测结果显示:100％、50％、10％浓度的明胶微球涂层多孔钛的浸提液对L929细胞均无细胞毒性;载不同TGF-β1微球涂层药动力特征为:首天释放率达约20-30％,随着时间的递增,速率逐渐减缓,持续约12天,累计释放达93％。TGF-β1的浓度影响成骨细胞增殖和分化,在0.025-2.5ng/mg范围内,成骨细胞增殖分化与TGF-β1呈剂量正效应,当浓度为2.5ng/mg浓度时促增殖分化作用最佳；低于0.025ng/mg对成骨细胞增殖分化无明显作用,高于2.5ng/mg时抑制MG63细胞的增殖,但有利于细胞分化。体外细胞实验3、7天检测MG63细胞增殖,A组(载TGF-β1微球涂层多孔钛组)>B组(添加TGF-β1溶液多孔钛组)>C组(不加TGF-β1多孔钛组),差异显著(P<0.05)；14天时,A组细胞数量大于B组和C组,差异显著(P<0.05),B组C组之间含量差异无显著性(P>0.05)；体外细胞培养7天后扫描电镜发现:三组材料表面黏附MG63细胞的数量、形貌及孔隙内生长的情况均有差异,A组试样表面黏附MG63细胞数多于B组和C组,A组试样MG63细胞形态不规则,伪足多,平铺于材料表面,细胞多附着于孔隙边缘,有的细胞已迁移至孔隙内；B组试样MG63细胞伸展良好,附着在孔隙边缘,垂直向孔隙内生长,形成向孔隙内迁移的趋势；C组试样MG63细胞形态呈梭形,平铺于多孔钛表面,伪足少,未见细胞向孔隙内迁移；14天时扫描电镜发现3组细胞无明显外观差异,均生长良好,细胞多呈不规则多边形,呈叠瓦状生长,叠层平铺于材料表面及孔隙内。A组细胞在孔隙内结成网状结构；B组细胞呈叠瓦状铺于多孔钛几乎看不到多孔钛表面结构；C组可见成骨细胞紧贴孔壁生长,长入孔底,但仍可看见多孔钛表面。
体外实验3天、7天时检测MG63细胞分化,A组B组试样碱性磷酸酶(alkaline phosphatase ALP)、骨钙素(boney-carboxyglutamic acid BGP)含量均高于C组,差异显著(P<0.05),A组B组之间含量差异无显著性(P>0.05)；培养14天ALP、BGP含量A组>B组>C组,差异显著(P<0.05)。
结论:1)载TGF-β1微球涂层具有缓释功能,释放时间能维持12天。
2)不同浓度TGF-β1影响成骨细胞增殖和分化,TGF-β1浓度在0.25-2.5ng/mg范围内,与成骨细胞增殖分化呈剂量正效应关系,并以2.5ng/mg浓度时促增殖分化作用最为显著；低于0.25ng/mg对成骨细胞增殖分化无明显作用,高于2.5ng/mg时抑制成骨细胞的增殖,但有利于细胞分化。
3)添加TGF-β1溶液多孔钛3、7天可促进MG63细胞增殖,14天时无明显促进增殖作用,但在3、7、14天均有利于MG63细胞分化,而载TGF-β1微球涂层多孔钛在三个时间段均能有效促进MG63细胞的增殖和分化。
方法:采用粉末注射成形(Metal Injection Molding,MIM)技术制备60％孔隙度具有连通孔结构多孔钛；用改良乳化冷凝聚合交联法制备明胶缓释微球；用渗涂法在多孔钛表层孔隙内涂覆载TGF-β1明胶微球涂层,用MTT法检测载TGF-β1微球涂层多孔钛的细胞毒性,ELISA法检测该涂层的药物动力特性；体外细胞实验评价载不同浓度的TGF-β1明胶微球对成骨细胞增殖和分化的影响并优化TGF-β1浓度,比较研究载TGF-β1微球涂层多孔钛组(A组),添加TGF-β1溶液多孔钛组(B组),不加TGF-β1多孔钛组(C组)对成骨细胞黏附增殖分化的影响。
结果:用MIM技术制备多孔钛的结构特点及力学性能为:孔隙度为60％,孔径范围为50～300μm的连通孔结构。载TGF-β1明胶微球平均粒径为(20.33±3.67)μm,用5wt％明胶溶液处理后再渗涂20mg/ml明胶微球发现孔隙内均匀分布微球且不阻塞孔隙；MTT法检测结果显示:100％、50％、10％浓度的明胶微球涂层多孔钛的浸提液对L929细胞均无细胞毒性;载不同TGF-β1微球涂层药动力特征为:首天释放率达约20-30％,随着时间的递增,速率逐渐减缓,持续约12天,累计释放达93％。TGF-β1的浓度影响成骨细胞增殖和分化,在0.025-2.5ng/mg范围内,成骨细胞增殖分化与TGF-β1呈剂量正效应,当浓度为2.5ng/mg浓度时促增殖分化作用最佳；低于0.025ng/mg对成骨细胞增殖分化无明显作用,高于2.5ng/mg时抑制MG63细胞的增殖,但有利于细胞分化。体外细胞实验3、7天检测MG63细胞增殖,A组(载TGF-β1微球涂层多孔钛组)>B组(添加TGF-β1溶液多孔钛组)>C组(不加TGF-β1多孔钛组),差异显著(P<0.05)；14天时,A组细胞数量大于B组和C组,差异显著(P<0.05),B组C组之间含量差异无显著性(P>0.05)；体外细胞培养7天后扫描电镜发现:三组材料表面黏附MG63细胞的数量、形貌及孔隙内生长的情况均有差异,A组试样表面黏附MG63细胞数多于B组和C组,A组试样MG63细胞形态不规则,伪足多,平铺于材料表面,细胞多附着于孔隙边缘,有的细胞已迁移至孔隙内；B组试样MG63细胞伸展良好,附着在孔隙边缘,垂直向孔隙内生长,形成向孔隙内迁移的趋势；C组试样MG63细胞形态呈梭形,平铺于多孔钛表面,伪足少,未见细胞向孔隙内迁移；14天时扫描电镜发现3组细胞无明显外观差异,均生长良好,细胞多呈不规则多边形,呈叠瓦状生长,叠层平铺于材料表面及孔隙内。A组细胞在孔隙内结成网状结构；B组细胞呈叠瓦状铺于多孔钛几乎看不到多孔钛表面结构；C组可见成骨细胞紧贴孔壁生长,长入孔底,但仍可看见多孔钛表面。
体外实验3天、7天时检测MG63细胞分化,A组B组试样碱性磷酸酶(alkaline phosphatase ALP)、骨钙素(boney-carboxyglutamic acid BGP)含量均高于C组,差异显著(P<0.05),A组B组之间含量差异无显著性(P>0.05)；培养14天ALP、BGP含量A组>B组>C组,差异显著(P<0.05)。
结论:1)载TGF-β1微球涂层具有缓释功能,释放时间能维持12天。
2)不同浓度TGF-β1影响成骨细胞增殖和分化,TGF-β1浓度在0.25-2.5ng/mg范围内,与成骨细胞增殖分化呈剂量正效应关系,并以2.5ng/mg浓度时促增殖分化作用最为显著；低于0.25ng/mg对成骨细胞增殖分化无明显作用,高于2.5ng/mg时抑制成骨细胞的增殖,但有利于细胞分化。
3)添加TGF-β1溶液多孔钛3、7天可促进MG63细胞增殖,14天时无明显促进增殖作用,但在3、7、14天均有利于MG63细胞分化,而载TGF-β1微球涂层多孔钛在三个时间段均能有效促进MG63细胞的增殖和分化。