多孔純鈦種植體表面BMP-2基因薄層的組裝、性能和生物學評價.pdf

1、鈦金屬種植體與周圍骨組織之間的快速牢固結合是口腔種植手術面臨的一個關鍵性難題，如將治療基因固定在純鈦或鈦合金材料的表面，可以改善種植體表面特征，提高材料表面的生物活性，促進種植體與骨組織之間早期達到骨性結合。本研究旨在應用基因治療技術和層層自組裝技術在多孔純鈦表面組裝上BMP-2基因薄層，對改性后的表面進行表征以及對體內(nèi)外生物學效應進行評價。
　　 首先將純鈦表面打磨拋光及噴砂酸蝕，形成多孔狀結構。研究表明該鈦片表面帶負電荷，將

2、鈦片浸沒于殼聚糖溶液中(5mg/ml，PH=2.8，帶正電荷)20分鐘，使鈦片表面均勻的帶上一層正電荷。接著分別以透明質(zhì)酸鈉溶液(0.5mg/ml，PH=7.2，帶負電荷)和陽離子脂質(zhì)體/pEGFP-C1-BMP-2質(zhì)粒復合物溶液(帶正電荷)充當聚電解質(zhì)，通過層層自組裝方法將這兩種聚電解質(zhì)組裝到多孔純鈦片表面。X射線光電子能譜儀分析發(fā)現(xiàn)涂層表面氮元素的含量隨著涂層的組裝而升高。接觸角實驗顯示涂層表面的可濕性隨著鈦片表面聚電解質(zhì)組裝層數(shù)的

3、變化而出現(xiàn)有規(guī)律的變化。對pEGFP-C1-BMP-2質(zhì)粒DNA熒光標記結果顯示鈦片表面質(zhì)粒的量隨著組裝層數(shù)的增加而增加。以上結果證明質(zhì)粒DNA被成功組裝到了純鈦表面。細胞轉染實驗證明該基因涂層可以成功轉染MC3T3-E1細胞并表達EGFP蛋白。
　　 接下來在含rhBMP-2基因涂層、去除基因質(zhì)粒的涂層及空白對照組鈦片上培養(yǎng)細胞MC3T3-E1細胞，觀察細胞在表面上的粘附，增殖及分化情況。在含基因涂層鈦片表面上培養(yǎng)的細胞能夠持

4、續(xù)表達分泌rhBMP-2蛋白達18天。生物學評價結果表明該表面明顯促進了MC3T3-E1細胞的增殖及骨向分化，其中堿性磷酸酶和骨鈣素的蛋白表達水平得到上調(diào)，而RT-PCR結果顯示細胞在該基因涂層表面上培養(yǎng)12天后骨鈣素mRNA水平顯著上調(diào)，而培養(yǎng)6天和12天后堿性磷酸酶和Osterix的mRNA水平也顯著上調(diào)。
　　 最后，我們將組裝了rhBMP-2基因涂層的種植體和空白組種植體同期植入12只beagle犬下頜骨中，分別于植入后

5、4，8，12周處死，并進行扭力測試和硬組織切片觀察。動物實驗表明，基因涂層促進了動物體內(nèi)的早期成骨，增加了種植體和骨組織之間的結合強度，特別是植入8周后涂層組扭力值顯著大于對照組。硬組織切片顯示植入4周和8周后基因涂層使種植體螺紋內(nèi)骨面積增加，但3個觀察時間點均未有顯著統(tǒng)計學差異。
　　 本研究探索了利用生物化學方法在鈦種植材料表面構建生物活性基因涂層的可行性，基因涂層的構建在分子及細胞水平促進成骨細胞的成骨分化，并在一定程度上