钙掺杂碳点促进炎症状态下rBMSCs成骨分化的研究

作     者：王端 

作者单位：吉林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：徐晓薇

授予年度：2024年

学科分类：1003[医学-口腔医学] 100302[医学-口腔临床医学] 10[医学] 

主      题：炎症 骨髓间充质干细胞 成骨分化 碳点 

摘      要：背景: 牙周炎是细菌感染引起的慢性炎症性疾病,临床表现为牙龈红肿出血、附着丧失、牙周袋形成以及牙槽骨吸收等,细菌病原体刺激牙周组织形成牙周炎症微环境,激活免疫细胞释放多种炎症介质破坏了成骨与破骨之间的平衡,导致牙周组织损伤。目前临床上常用的牙周组织再生策略如引导性组织再生术和植骨术等,存在容易引起并发症、再生活性不足等缺点。骨髓间充质干细胞(bone marrow stromal cells,BMSCs)来源于骨基质,是具有高效增殖、多向分化潜能的非牙源性干细胞,牙周组织再生工程利用新型材料充分发挥干细胞的再生功能从而修复牙周损伤组织,因此研究一种新型材料,促进BMSCs在炎症状态下的成骨分化能力,有望成为使牙周缺损骨组织再生,治疗牙周炎的发展新方向。碳点(carbon dots,CDots)是尺寸小于10 nm的碳基纳米材料,具有光学性能好、表面基团丰富、易于修饰、生物安全性好等优势,在抗炎、抗菌、生物成像、光热光动力疗法等多个生物医学领域受到广泛关注。目的:因此本研究以阿司匹林、二甲双胍和氯化钙为原料,通过真空限域法合成钙掺杂碳点,研究其促进炎症状态下r BMSCs成骨分化的作用效果。 方法: (1)通过真空限域法合成钙掺杂碳点,紫外-可见分光光度计、荧光分光光度计、高分辨透射电子显微镜、EDS能谱仪、傅立叶变换红外光谱仪等对碳点进行化学性质表征。 (2)通过CCK-8和活/死细胞染色法对碳点的生物安全性进行表征,激光共聚焦显微镜观察细胞摄取碳点情况。 (3)从大鼠体内提取原代r BMSCs,通过多向诱导和流式细胞术对r BMSCs进行培养和鉴定。LPS诱导形成r BMSCs炎症模型,用不同浓度的碳点处理炎症状态下的r BMSCs分别培养7天和14天后进行ALP染色,培养21天进行ARS染色,检测碳点对LPS刺激的炎症状态下r BMSCs成骨分化的影响。 (4)通过Real-time PCR技术检测r BMSCs中成骨相关基因Runx2、Sp7、Alp、Ocn的表达水平,通过Western Blot法检测r BMSCs中成骨相关蛋白RUNX2、SP7、OCN的表达变化。 结果: (1)所合钙掺杂碳点荧光性能优异,由C、N、O、Ca、Cl元素组成且含有丰富官能团;钙掺杂碳点尺寸均一,平均粒径为3.57 nm。 (2)通过CCK-8法和活/死细胞染色法表征,钙掺杂碳点具有良好的生物相容性,且能顺利被细胞摄取。 (3)钙掺杂碳点能增强炎症状态下r BMSCs的ALP活性和钙结节数量,促进r BMSCs成骨分化,作用具有浓度依赖性且强于阿司匹林和二甲双胍。 (4)通过Real-time PCR和Western Blot结果,300μg/m L的钙掺杂碳点能提高炎症状态下r BMSCs成骨相关基因Runx2、Sp7、Alp、Ocn的表达水平,增强RUNX2、SP7和OCN的蛋白表达水平,作用效果强于阿司匹林和二甲双胍。 结论: 本研究以阿司匹林、二甲双胍和氯化钙为原料通过真空限域法合成钙掺杂碳点,该碳点尺寸均一,易于被细胞摄取且生物安全性良好,实验结果证明所合钙掺杂碳点能促进r BMSCs在炎症状态下的成骨分化,且效果强于阿司匹林和二甲双胍。