抗菌肽生物功能化TiO2纳米管的抗菌性能及其对人角质形成细胞生物学行为的影响

编号：CYYJ03261

篇名：抗菌肽生物功能化TiO2纳米管的抗菌性能及其对人角质形成细胞生物学行为的影响

作者：李毅 王津津 何奕德 徐敏 李芯彦 徐博雅 张玉梅

关键词： 牙种植体 钛 纳米管 抗菌肽 角质形成细胞 抗菌性

机构： 第四军医大学口腔医学院口腔修复科、军事口腔医学国家重点实验室、国家口腔疾病临床医学研究中心、陕西省口腔医学重点实验室 第四军医大学口腔医学院牙周病科、军事口腔医学国家重点实验室、国家口腔疾病临床医学研

摘要： 目的探讨抗菌肽生物功能化TiO2纳米管的抗菌性能及其对人角质形成细胞黏附、迁移等生物学行为的影响。方法采用阳极氧化法在光滑钛片(光滑钛组)表面构建TiO2纳米管阵列(纳米管组), 通过物理吸附方式将抗菌肽(LL-37)加载至TiO2纳米管表面(抗菌肽组)。每组采用简单随机抽样法抽取3个试样, 借助场发射扫描电镜、原子力显微镜、接触角测量仪、荧光标记和荧光酶标仪观察各组试样表面形貌、粗糙度、亲水性以及抗菌肽释放特点。将人角质形成细胞分别培养于3组钛试样表面, 每组设置3个重复, 场发射扫描电镜观察细胞黏附形态, 细胞免疫荧光染色观察黏附数量;细胞计数试剂盒检测细胞增殖能力;划痕实验分析细胞迁移特点, 评价各组钛试样对HaCaT细胞生物学行为的影响。将牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis, Pg)接种至3组钛试样表面, 每组设置3个重复, 场发射扫描电镜观察细菌形态, 活死细菌染色法测定细菌活力, 评价各组钛试样对Pg的抑制作用。结果抗菌肽组试样表面可见均匀排列的纳米管阵列, 管口处有颗粒状抗菌肽覆盖。纳米管组和抗菌肽组钛试样表面粗糙度[分别为(20.40±3.10)和(19.10±4.11)nm]和亲水性(接触角分别为22.4°±3.1°和25.3°±2.2°)均比光滑钛组[粗糙度为(2.30±0.18)nm, 接触角为71.8°±1.7°]显著增加(P<0.05)。抗菌肽的释放表现为早期的突释(1~4 h)和长期(1~7 d)的缓释过程。免疫荧光显示, HaCaT细胞接种至钛试样表面0.5和2.0 h后, 纳米管和抗菌肽组钛试样表面细胞黏附数量均比光滑钛组显著增加(P<0.05);细胞计数结果显示, 接种1、3及5 d后各组细胞增殖活性差异均无统计学意义(P>0.05);划痕实验显示, 与光滑钛和纳米管组相比, 划痕后24 h时抗菌肽组钛试样表面愈合率最高[(96.4±4.9)%](F=35.55, P<0.001), 抗菌肽组钛试样24 h即可形成单层细胞并填充划痕。体外细菌共培养实验显示, 相比于光滑钛组, 纳米管和抗菌肽组钛试样表面细菌皱缩明显, 抗菌肽组钛试样表面可见明显的菌体破裂;活死细菌染色显示, 抗菌肽组钛试样表面绿色荧光强度为各组最低(F=66.54, P<0.001)。结论抗菌肽生物功能化TiO2纳米管材料具备良好的抗菌性能, 有利于人角质形成细胞的黏附及迁移。