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2 结果
2.1 材料表面细胞形态学观察
光镜下显示,接种24 h后,材料边缘细胞附着较少,培养瓶上有散在的单个或多个细胞群,随着培养时间的延长,材料边缘细胞密度逐渐增多,培养瓶上细胞聚集成团。附着细胞呈三角形或短梭形,未见细胞变性或死亡(图1,2)。
图 1 BGC与成骨细胞共同培养Id 材料边缘细胞附着较少，
未见细胞变性或死亡 ×100
图 2 BGC与成骨细胞共同培养3d 材料边缘细胞附着增多，
瓶壁细胞密度增大 ×100
SEM观察表明,接种24 h后,成骨细胞以多个细长突起伸入各材料颗粒间,形成一种锚状结构,牢固地粘附于材料表面,并具有良好的伸展状态(图3)。随着培养时间的延长,材料表面细胞密度增加,在材料表面附着细胞分裂增殖,并分泌大量的细胞外基质包裹材料颗粒(图4)。各种材料表面细胞附着形态未见明显的差异。
图 3 HA与成骨细胞共同培养1d 细胞在材料表面伸展，
并以细长突起伸入颗粒间，形成锚状结构 ×5000
图 4 HA成骨细胞共同培养5d 细胞分泌外基质包裹材料颗粒 ×3000
2.2 材料浸提液对细胞增殖的影响
对同一种材料,成骨细胞和成纤维细胞的生长曲线之间有显著性差异(P＜0.05),成纤维细胞的生长速度快于成骨细胞;HA、BGC两种材料与对照组相比无显著性差异(P＞0.05),成骨细胞能正常地分裂增殖,保持着良好的增殖速度;而钛合金组成骨细胞生长受影响(P＜0.05),增殖速度减慢,同组的成纤维细胞生长不受材料的影响(图5,6)。
图5 成骨细胞增殖曲线
- 对照组 *HA □BGC *Ti-6Al-4V(下同)
图6 成纤维细胞增殖曲线
3 讨论
对生物医学材料进行细胞相容性研究是检测材料生物相容性的一项基本内容。体外细胞培养法以其简捷、快速、灵敏、重复性好等优点,目前已被国内外学者用于对材料细胞相容性、界面结合机制研究以及新材料的筛选等［3］。
材料的细胞相容性有别于细胞毒性。选用非植入部位的细胞如成纤维细胞、肿瘤上皮细胞等能反映出细胞对材料可能存在的毒性物质的反应,充分体现材料的毒性;而材料的细胞相容性反映的是材料与细胞之间的双向反应,即材料对细胞的影响,细胞对材料的影响,因而选用植入部位的主要功能细胞——成骨细胞,不仅能反映材料的细胞毒性,而且有助于考察材料与细胞之间的相互作用,从更深层次探讨材料-细胞界面结合机制,其结果与体内实验更为吻合。但由于体外成骨细胞分离培养较为困难,细胞株又存在着传代过程中细胞某些生物学特性迅速下降的弱点,使结果存在一定的局限性。本实验在成功地建立了SD乳鼠体外原代分离培养成骨细胞实验模型的基础上,选用第三代细胞用于实验,结果表明在HA、BGC表面,细胞能正常粘附、伸展、增殖,分泌细胞外基质包裹颗粒,与骨组织能形成早期的骨性结合,具有良好的骨细胞相容性。HA和BGC的主要成分与骨组织相似,其中HA在生理环境中化学性能稳定,能参与体内的钙磷代谢,吸附聚集钙离子,提供新骨形成的物质基础,是目前较为理想的人体硬组织替代材料。本实验的结果与国内外学者［4,5］报道一致,再次证实了HA、BGC良好的骨细胞相容性。
本实验还表明,3种材料中金属材料钛合金的骨细胞相容性相对较差。目前对钛合金的评价并不统一。一般认为在体内环境中,钛及其合金表面的金属离子的缓慢释放,导致周围环境pH下降,细胞生活环境偏酸,不利于成骨细胞的生长,影响新骨的形成［6］。因而对钛合金的生物学特性还需进一步探讨。成纤维细胞对材料释放的金属离子耐受性较成骨细胞强,因而成纤维细胞的生长未受影响。这也表明,成骨细胞评价硬组织替代材料细胞性较成纤维细胞更为灵敏准确。
责任编辑：姚红祥 |