全泉，矫义来，曹洪娟，吴琳

（1. 中国医科大学附属口腔医院修复一科，沈阳 110002；2. 中国科学院金属研究所材料特种制备与加工研究部，沈阳 110016）

超声作用下2种压电陶瓷多孔支架材料上成骨细胞的增殖与分化

全泉1，矫义来2，曹洪娟1，吴琳1

（1. 中国医科大学附属口腔医院修复一科，沈阳 110002；2. 中国科学院金属研究所材料特种制备与加工研究部，沈阳 110016）

目的在低强度脉冲超声波（LIPUS）作用下对比研究钛酸钡/微弧氧化钛合金多孔材料（简称BaTiO3）和氧化锌/微弧氧化钛合金多孔材料（简称ZnO）的表面MC3T3-E1成骨细胞增殖和分化的特性。方法分别将BaTiO3和ZnO这2种材料随机分成超声组（UBaTiO3组和UZnO组）和对照组（CBaTiO3组和CZnO组），将MC3T3-E1成骨细胞与材料复合培养，超声组每天接受20 min LIPUS辐照，对照组为不开功率源假辐照。通过检测噻唑兰（MTT）、碱性磷酸酶（ALP）和骨钙素（OCN ）值观察成骨细胞增殖和分化的水平。结果4 d时UBaTiO3组MTT值高于CBaTiO3组，差异有统计学意义（P ＜ 0.05）；1、4和7 d时UBaTiO3组和CBaTiO3组的MTT值均高于UZnO组和CZnO组，差异均有统计学意义（P ＜ 0.05）。4和7 d时UBaTiO3组的ALP值高于CBaTiO3组，7 d时UZnO组的ALP值高于CZnO组，差异均有统计学意义（P ＜ 0.05）；4和7 d时UBaTiO3组和CBaTiO3组的ALP值均高于UZnO组和CZnO组，差异均有统计学意义（P ＜ 0.05）。7、10和14 d时UBaTiO3组的OCN值高于CBaTiO3组，14 d时UZnO组的OCN值高于CZnO组，差异均有统计学意义（P ＜ 0.05），7、10和14 d时UBaTiO3组的OCN值高于UZnO组，10和14 d时CBaTiO3组的OCN值高于CZnO组，差异均有统计学意义（P ＜ 0.05）。结论LIPUS可以促进 BaTiO3和ZnO这2种材料上MC3T3-E1的增殖与分化。在LIPUS作用下，BaTiO3材料优于ZnO材料，更具有成为骨修复材料的潜能。

低强度脉冲超声波； 成骨细胞； 压电陶瓷； 压电效应

Abstract ObjectiveTo evaluate the effects of low-intensity pulsed ultrasound （LIPUS） treatment on the proliferation and differentiation of osteoblasts cultured on barium titanate/titanium alloy （BaTiO3） and zinc oxide/titanium alloy （ZnO） piezoelectric ceramic composite scaffolds.MethodsThe BaTiO3and ZnO porous composite scaffolds were randomly divided into ultrasound （UBaTiO3and UZnO） and control （CBaTiO3and CZnO） groups，and MC3T3-E1 cells were cultured on the surface of the materials in each group. Cells in the ultrasound groups were subjected to a 20-min treatment LIPUS session daily，and the control group was sham-treated without the power source.The proliferation and differentiation rates of osteoblasts were evaluated using methyl thiazolyl tetrazolium （MTT），alkaline phosphatase（ALP），and osteocalcin （OCN） assays.ResultsSignificant differences in the MTT values were observed between the UBaTiO3and CBa-TiO3groups at day 4 （P ＜ 0.05） and between the UBaTiO3and UZnO groups at days 1，4，and 7 （P ＜ 0.05）. Compared with the CBaTiO3group，the UBaTiO3group showed significantly higher ALP activity and OCN levels at days 4 and 7 （P ＜ 0.05）. Further，a significant difference in the ALP and OCN values between the UBaTiO3and UZnO groups （P ＜ 0.05） was observed.ConclusionLIPUS promotes the proliferation and differentiation of osteoblasts on BaTiO3and ZnO scaffolds. BaTiO3scaffolds enable better promotion of osteogenesis under LIPUS treatment than ZnO scaffolds do.

Keywordslow-intensity pulsed ultrasound； osteoblast； piezoelectric ceramic； piezoelectric effect

近年来，临床上大段骨或大面积骨缺损的治疗难题导致对骨缺损修复材料的需求不断加大，因此学者们对人工骨材料的研发热情也不断增高。……