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背景: 随着生物工程技术的不断发展,生物活性玻璃陶瓷在促进骨骼生长与重建方面发挥了重大作用。Hedgehog/Smo/Gli1信号通路作为骨发育及生长的重要调节信号通路,目前关于生物活性玻璃陶瓷涂层与Hedgehog/Smo/Gli1信号通路之间作用机制的研究尚少。 目的: 探讨生物活性玻璃陶瓷涂层通过Hedgehog/Smo/Gli1信号通路促进骨髓干细胞成骨的机制。 方法: 1.采用熔炉法制备生物活性玻璃陶瓷(BGC)涂层材料,利用扫描及透射电子显微镜观察涂层形态。 2.提取骨髓间充质干细胞提纯并培养,接种于生物活性玻璃陶瓷(BGC)涂层上,采用免疫荧光染色检测ki-67,RT-PCR和蛋白质印迹方法检测成骨细胞特异性标记物BMP2、Osteocalcin、ALP和Runx2及Hedgehog信号通路核心转录因子Gli和Smo蛋白表达。 3.使用Hedgehog信号通路拮抗剂Cyclopamine后观察Hedgehog信号通路核心转录因子Gli和Smo蛋白表达。 结果:1.扫描电镜下见BGC涂层表面无裂纹,光滑均匀致密,透射电镜下见BGC涂层呈均匀细颗粒样,颗粒之间构成致密的介孔结构,相互交错呈现出蜂窝多孔状形态。扫描电镜见侧面BGC涂层厚度约为350nm。涂层符合三维多孔样结构,利于组织工程学中种子细胞的生长发育。 2.骨髓间充质干细胞经过传代后呈现均一梭型,具有旋涡状及放射状排列的特征。 3.生物活性玻璃陶瓷组中ki-67阳性指数明显高于对照组。生物活性玻璃陶瓷组中Gli1、Smo、BMP2、Osteocalcin、ALP和Runx2表达显著高于对照组。 4.加入Hedgehog信号通路阻断剂后生物活性玻璃陶瓷组中Gli1、Smo表达较对照组明显降低。 结论: 1.生物活性玻璃陶瓷涂层具有三维多孔隙结构,为种子细胞生长提供良好的生长增殖条件,同时为种子细胞提供生长模板及物理支撑。 2.生物活性玻璃陶瓷涂层通过Hedgehog/Smo/Gli1信号通路上调BMP2、OC、ALP及Runx2等促骨蛋白基因的表达,从而促进成骨细胞形成。