靜磁場(chǎng)作用下溶膠—凝膠生物活性玻璃對(duì)成骨細(xì)胞增殖性的影響

[摘要] 目的 探索在靜磁場(chǎng)與58S溶膠-凝膠生物活性玻璃共同作用下，對(duì)成骨細(xì)胞增殖性的影響，推論其對(duì)牙槽骨改建的潛在影響，為正畸臨床醫(yī)生矯治錯(cuò)畸形尋找更好的治療方法提供參考。 方法 體外培養(yǎng)Wistar大鼠成骨細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)分為四組，分別置于空白、0.062 T靜磁場(chǎng)、58 S溶膠-凝膠生物活性玻璃、58S溶膠-凝膠生物活性玻璃與0.062 T靜磁場(chǎng)共同作用的條件下，分別作用24 h、48 h、72 h和120 h，采用噻唑蘭（MTT）法檢測(cè)成骨細(xì)胞的增殖情況。 結(jié)果 隨著細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間的增加，各組細(xì)胞出現(xiàn)不同程度的增殖，以48 h時(shí)0.062 T靜磁場(chǎng)加58S溶膠-凝膠生物活性玻璃實(shí)驗(yàn)組成骨細(xì)胞的增殖率最大，與其他組比較有顯著性差異（P < 0.05）。 結(jié)論58S溶膠-凝膠生物活性玻璃與0.062 T靜磁場(chǎng)共同作用可明顯增強(qiáng)成骨細(xì)胞的增殖性，本研究為臨床開(kāi)發(fā)靜磁場(chǎng)結(jié)合58S溶膠-凝膠生物活性玻璃應(yīng)用于正畸患者的治療奠定了基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞] 靜磁場(chǎng)；溶膠-凝膠生物活性玻璃；成骨細(xì)胞

[中圖分類(lèi)號(hào)] R782.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B [文章編號(hào)] 1673-9701（2013）15-0053-03

溶膠-凝膠生物活性玻璃是一種含有硅、鈉、鈣和磷等成分的透明生物活性材料[1]，醫(yī)用開(kāi)發(fā)的生物活性玻璃具有與天然骨類(lèi)似的組成，生物相容性好，可與生物組織產(chǎn)生直接的化學(xué)結(jié)合，植入人體后可參加新陳代謝使骨組織生長(zhǎng)，是一類(lèi)可以與骨組織良好鍵合的骨修復(fù)材料[2]。已發(fā)現(xiàn)生物活性玻璃能夠促進(jìn)人成骨細(xì)胞增殖[3]。

磁力在20世紀(jì)70年代后期被引入正畸學(xué)領(lǐng)域以來(lái)，就備受關(guān)注[4]。研究表明， 0.062 T的靜磁場(chǎng)可以促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖[5]。由于以往多為單獨(dú)研究生物活性玻璃或靜磁場(chǎng)對(duì)成骨細(xì)胞的影響，本研究初次探討靜磁場(chǎng)結(jié)合溶膠-凝膠生物活性玻璃同時(shí)對(duì)成骨細(xì)胞的作用，觀察成骨細(xì)胞在兩者共同作用下的增殖性，推斷其對(duì)牙槽骨改建的潛在影響[6]，為正畸臨床醫(yī)生矯治錯(cuò)畸形患者尋找更好的治療方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 靜磁場(chǎng)的設(shè)計(jì) 參考仇麗鴻等[7]的方法，將兩塊釹鐵硼永磁體（15 cm×9 cm×2 cm）充磁后分別固定于特制的長(zhǎng)方形盒子（15 cm×9 cm×2 cm）內(nèi)。在長(zhǎng)方形盒子的間位置可放置96孔細(xì)胞培養(yǎng)板，調(diào)節(jié)96孔細(xì)胞培養(yǎng)板及兩塊釹鐵硼永磁體之間的位置關(guān)系， 應(yīng)用特斯拉測(cè)定儀測(cè)定培養(yǎng)板底部的磁場(chǎng)強(qiáng)度， 使其磁場(chǎng)強(qiáng)度為 0.062 T。

1.1.2 生物活性玻璃 采用溶膠-凝膠法制備的生物活性玻璃58S，由華南理工大學(xué)材料學(xué)院提供。

1.1.3 實(shí)驗(yàn)細(xì)胞 Wistar大鼠成骨細(xì)胞株由上海拜力生物科技有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 溶膠-凝膠生物活性玻璃的配制 將粉末狀的溶膠-凝膠生物活性玻璃 58 S高溫高壓滅菌后，按1 mg/mL濃度配入培養(yǎng)基，靜置24 h后，用0.22 μm過(guò)濾膜過(guò)濾，最后將其浸提液按1：9稀釋10倍待用。

1.2.2 分組方法 復(fù)蘇Wistar大鼠成骨細(xì)胞株，并傳代培養(yǎng)至第4代后隨機(jī)分為四組： ①空白組：成骨細(xì)胞培養(yǎng)組；②溶膠-凝膠生物活性玻璃實(shí)驗(yàn)組：溶膠-凝膠生物活性玻璃溶劑內(nèi)成骨細(xì)胞細(xì)胞生長(zhǎng)組；③靜磁場(chǎng)作用下成骨細(xì)胞實(shí)驗(yàn)組：0.062 T靜磁場(chǎng)作用下成骨細(xì)胞生長(zhǎng)組；④靜磁場(chǎng)作用下溶膠-凝膠生物活性玻璃實(shí)驗(yàn)組：0.062 T靜磁場(chǎng)作用下，溶膠-凝膠生物活性玻璃溶劑內(nèi)成骨細(xì)胞生長(zhǎng)組。

1.2.3 細(xì)胞增殖（MTT）的測(cè)定 用含 5%胎小牛血清得培養(yǎng)液配成單個(gè)細(xì)胞懸液，以每孔 104個(gè)細(xì)胞接種到 96 孔板，每孔體積 100 μL，每個(gè)樣本做 3 個(gè)復(fù)孔。37℃、5 mL/L CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h、48 h、72 h、120 h。每孔加 MTT 溶液（5 mg/mL用 PBS 配制，pH=7.4）20 μL。繼續(xù)孵育4 h，終止培養(yǎng)，小心吸取孔內(nèi)培養(yǎng)上清液。每孔加 150 μL DMSO，振蕩 10 min，使結(jié)晶物充分溶解。選擇 490 nm 波長(zhǎng)，在酶聯(lián)免疫監(jiān)測(cè)儀上測(cè)定各孔光吸收值，記錄結(jié)果，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，吸光值為縱坐標(biāo)繪制細(xì)胞生長(zhǎng)曲線。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0 統(tǒng)計(jì)軟件處理。差異分析應(yīng)用方差分析和t檢驗(yàn)，P < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

見(jiàn)表1。隨著細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)間的增加，各組細(xì)胞出現(xiàn)不同程度的增殖，通過(guò)任意兩組組間比較t值在24 h、48 h、72 h、120 h時(shí)間點(diǎn)的比較，可知四組間成骨細(xì)胞在24 h、48 h、72 h、120 h各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的增殖性存在顯著性差異。本研究結(jié)果表明，與空白組相比，三個(gè)實(shí)驗(yàn)組的增值率在48 h之前均呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，48 h之后均呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，在48 h達(dá)到最高點(diǎn)；并且成骨細(xì)胞的增殖率在48 h時(shí)，58 S溶膠-凝膠生物活性玻璃與0.062 T靜磁場(chǎng)共同作用組最高。

3 討論

隨著生物磁技術(shù)與人工材料的發(fā)展，有關(guān)磁場(chǎng)、人工材料作用與生物學(xué)效應(yīng)的研究，取得了積極的成果，各類(lèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度治療及生物活性玻璃在醫(yī)學(xué)中的基礎(chǔ)和臨床應(yīng)用研究越來(lái)越廣泛。但是有關(guān)靜磁場(chǎng)和生物活性玻璃對(duì)骨組織作用和相關(guān)代謝機(jī)制的研究較少[8]。課題組首次應(yīng)用體外研究探討靜磁場(chǎng)加生物活性玻璃同時(shí)對(duì)成骨細(xì)胞增殖的影響，為今后進(jìn)一步基礎(chǔ)及臨床研究打下基礎(chǔ)。

本研究結(jié)果表明，與空白組相比較，0.062 T磁感應(yīng)強(qiáng)度的靜磁場(chǎng)、溶膠-凝膠法制備的生物活性玻璃58S、以及二者共同作用，在這三種因素作用下，成骨細(xì)胞增殖率均在48 h之前呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，48 h之后均呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，在48 h時(shí)達(dá)到最高點(diǎn)；58S溶膠-凝膠生物活性玻璃與0.062 T靜磁場(chǎng)共同作用組的成骨細(xì)胞增殖率在任何時(shí)間點(diǎn)均高于其余三組。由本實(shí)驗(yàn)研究可得出，磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.062 T的靜磁場(chǎng)與溶膠-凝膠法制備的生物活性玻璃58S相互協(xié)調(diào)、共同作用，對(duì)成骨細(xì)胞的增殖起到相互加強(qiáng)的作用。

成骨細(xì)胞不僅是骨形成的主要效應(yīng)細(xì)胞，而且對(duì)破骨細(xì)胞的分化和成熟具有重要調(diào)控作用，因此在骨改建的過(guò)程中處于一個(gè)中心調(diào)控的地位。牙-牙槽骨獨(dú)特的生物學(xué)特性是正畸牙得以移動(dòng)的基礎(chǔ)。0.062 T磁感應(yīng)強(qiáng)度的靜磁場(chǎng)與溶膠-凝膠法制備的生物活性玻璃58 S相互協(xié)調(diào)、共同作用時(shí)，更強(qiáng)地促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖。而增殖是生物體最根本的生命活動(dòng)，對(duì)于骨缺損、骨吸收等骨性疾病，促增殖作用顯得尤為重要，由此靜磁場(chǎng)加生物活性玻璃可更好地促進(jìn)牙槽骨的改建，這為今后靜磁場(chǎng)加生物活性玻璃在臨床正畸治療上的應(yīng)用研究奠定基礎(chǔ)。

[參考文獻(xiàn)]

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（收稿日期：2013-03-29）