靜磁場作用下溶膠—凝膠生物活性玻璃對成骨細胞增殖性的影響

[摘要] 目的 探索在靜磁場與58S溶膠-凝膠生物活性玻璃共同作用下，對成骨細胞增殖性的影響，推論其對牙槽骨改建的潛在影響，為正畸臨床醫生矯治錯畸形尋找更好的治療方法提供參考。 方法 體外培養Wistar大鼠成骨細胞，實驗分為四組，分別置于空白、0.062 T靜磁場、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）法檢測成骨細胞的增殖情況。 結果 隨著細胞培養時間的增加，各組細胞出現不同程度的增殖，以48 h時0.062 T靜磁場加58S溶膠-凝膠生物活性玻璃實驗組成骨細胞的增殖率最大，與其他組比較有顯著性差異（P < 0.05）。 結論58S溶膠-凝膠生物活性玻璃與0.062 T靜磁場共同作用可明顯增強成骨細胞的增殖性，本研究為臨床開發靜磁場結合58S溶膠-凝膠生物活性玻璃應用于正畸患者的治療奠定了基礎。

[關鍵詞] 靜磁場；溶膠-凝膠生物活性玻璃；成骨細胞

[中圖分類號] R782.2 [文獻標識碼] B [文章編號] 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]，醫用開發的生物活性玻璃具有與天然骨類似的組成，生物相容性好，可與生物組織產生直接的化學結合，植入人體后可參加新陳代謝使骨組織生長，是一類可以與骨組織良好鍵合的骨修復材料[2]。已發現生物活性玻璃能夠促進人成骨細胞增殖[3]。

磁力在20世紀70年代后期被引入正畸學領域以來，就備受關注[4]。研究表明， 0.062 T的靜磁場可以促進成骨細胞的增殖[5]。由于以往多為單獨研究生物活性玻璃或靜磁場對成骨細胞的影響，本研究初次探討靜磁場結合溶膠-凝膠生物活性玻璃同時對成骨細胞的作用，觀察成骨細胞在兩者共同作用下的增殖性，推斷其對牙槽骨改建的潛在影響[6]，為正畸臨床醫生矯治錯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 靜磁場的設計 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方形盒子（15 cm×9 cm×2 cm）內。在長方形盒子的間位置可放置96孔細胞培養板，調節96孔細胞培養板及兩塊釹鐵硼永磁體之間的位置關系， 應用特斯拉測定儀測定培養板底部的磁場強度， 使其磁場強度為 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，由華南理工大學材料學院提供。

1.1.3 實驗細胞 Wistar大鼠成骨細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濃度配入培養基，靜置24 h后，用0.22 μm過濾膜過濾，最后將其浸提液按1：9稀釋10倍待用。

1.2.2 分組方法 復蘇Wistar大鼠成骨細胞株，并傳代培養至第4代后隨機分為四組： ①空白組：成骨細胞培養組；②溶膠-凝膠生物活性玻璃實驗組：溶膠-凝膠生物活性玻璃溶劑內成骨細胞細胞生長組；③靜磁場作用下成骨細胞實驗組：0.062 T靜磁場作用下成骨細胞生長組；④靜磁場作用下溶膠-凝膠生物活性玻璃實驗組：0.062 T靜磁場作用下，溶膠-凝膠生物活性玻璃溶劑內成骨細胞生長組。

1.2.3 細胞增殖（MTT）的測定 用含 5%胎小牛血清得培養液配成單個細胞懸液，以每孔 104個細胞接種到 96 孔板，每孔體積 100 μL，每個樣本做 3 個復孔。37℃、5 mL/L CO2培養箱中培養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。繼續孵育4 h，終止培養，小心吸取孔內培養上清液。每孔加 150 μL DMSO，振蕩 10 min，使結晶物充分溶解。選擇 490 nm 波長，在酶聯免疫監測儀上測定各孔光吸收值，記錄結果，以時間為橫坐標，吸光值為縱坐標繪制細胞生長曲線。

1.3 統計學方法

所有數據采用SPSS 13.0 統計軟件處理。差異分析應用方差分析和t檢驗，P < 0.05為差異有統計學意義。

2 結果

見表1。隨著細胞培養時間的增加，各組細胞出現不同程度的增殖，通過任意兩組組間比較t值在24 h、48 h、72 h、120 h時間點的比較，可知四組間成骨細胞在24 h、48 h、72 h、120 h各個時間點的增殖性存在顯著性差異。本研究結果表明，與空白組相比，三個實驗組的增值率在48 h之前均呈現遞增趨勢，48 h之后均呈現遞減趨勢，在48 h達到最高點；并且成骨細胞的增殖率在48 h時，58 S溶膠-凝膠生物活性玻璃與0.062 T靜磁場共同作用組最高。

3 討論

隨著生物磁技術與人工材料的發展，有關磁場、人工材料作用與生物學效應的研究，取得了積極的成果，各類磁場強度治療及生物活性玻璃在醫學中的基礎和臨床應用研究越來越廣泛。但是有關靜磁場和生物活性玻璃對骨組織作用和相關代謝機制的研究較少[8]。課題組首次應用體外研究探討靜磁場加生物活性玻璃同時對成骨細胞增殖的影響，為今后進一步基礎及臨床研究打下基礎。

本研究結果表明，與空白組相比較，0.062 T磁感應強度的靜磁場、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，成骨細胞增殖率均在48 h之前呈現遞增趨勢，48 h之后均呈現遞減趨勢，在48 h時達到最高點；58S溶膠-凝膠生物活性玻璃與0.062 T靜磁場共同作用組的成骨細胞增殖率在任何時間點均高于其余三組。由本實驗研究可得出，磁感應強度為0.062 T的靜磁場與溶膠-凝膠法制備的生物活性玻璃58S相互協調、共同作用，對成骨細胞的增殖起到相互加強的作用。

成骨細胞不僅是骨形成的主要效應細胞，而且對破骨細胞的分化和成熟具有重要調控作用，因此在骨改建的過程中處于一個中心調控的地位。牙-牙槽骨獨特的生物學特性是正畸牙得以移動的基礎。0.062 T磁感應強度的靜磁場與溶膠-凝膠法制備的生物活性玻璃58 S相互協調、共同作用時，更強地促進成骨細胞的增殖。而增殖是生物體最根本的生命活動，對于骨缺損、骨吸收等骨性疾病，促增殖作用顯得尤為重要，由此靜磁場加生物活性玻璃可更好地促進牙槽骨的改建，這為今后靜磁場加生物活性玻璃在臨床正畸治療上的應用研究奠定基礎。

[參考文獻]

[1] 唐倩，梁煥友. 溶膠-凝膠法制備的生物活性玻璃的研究進展[J]. 國際口腔醫學雜志，2006，33（4）：275-277.

[2] 劉善宇. 多孔塊狀生物活性玻璃骨替代材料修復兔骨缺損的實驗研究[D]. 廣州：南方醫科大學，2011.

[3] 楊玉生，孫俊英，朱國興. 生物活性玻璃對鼠成骨細胞體外增殖的形態學研究[J]. 生物醫學工程研究，2007，28（2）：146-150.

[4] 傅蕾，吳建勇. 不同類型磁力擴弓矯治器效果及穩定性的比較研究進展[J]. 實用臨床醫學，2010，2（6）：134-135.

[5] 仇麗鴻，張凌，湯旭娜，等. 靜磁場對成骨細胞骨形成蛋白2和Ⅰ型膠原的影響[J]. 上海口腔醫學，2007，16（1）：33-35.

[6] 王勝國. 靜磁場對成骨細胞功能活性的影響及其機制的初步研究[D].成都：四川大學，2007.

[7] 仇麗鴻，包揚，鐘鳴，等. 靜磁場對大鼠成骨細胞增殖分化功能的影響[J]. 實用口腔醫學雜志，2005，21（5）：606-609.

[8] 趙煜. 磁性附著體模擬靜磁場對成骨細胞生物學效應的基礎研究[D].成都：四川大學，2006.

（收稿日期：2013-03-29）