3D水凝胶压应力模型建立及压应力对成骨细胞的影响

摘要: 目的：本研究在之前压应力细胞模型的基础上，尝试建立3D水凝胶细胞模型，同时采用不同强度、频率、时间对MC3T3-E1细胞进行机械加压干预，观察压应力对成骨细胞分化的影响，探讨促进成骨细胞分化的适宜压应力方案。方法：成骨细胞MC3T3-E1复苏后常规培养，3D水凝胶建模成功，细胞种板后，第二天对细胞进行压应力干预，设计不同强度、频率的压应力梯度方案对3D水凝胶进行干预，对照组细胞不进行干预正常培养。在此基础上，通过统计学计算出有效的强度和频率压应力方案，后以一个方案按照不同干预时间施加压应力。加压干预结束后即刻收集细胞，对样本中的ATF4、ALP、Runx2、Osteocalcin、RANKL 和RANK mRNA进行定量检测。结果：针对不同强度和频率梯度压应力的数据，先采用双因素方差分析，发现不同频率压应力对RANKL和RANK作用显著（P＜0.05）；强度和频率对ALP（P＜0.05）、Runx2（P＜0.01）交互作用显著。针对不同时间梯度压应力的数据，采用单因素方差分析，发现4h加压Runx2的表达量比12h加压的高（P＜0.05）；4h加压RANKL的表达量比12h加压的低（P＜0.05）。结论：在3D水凝胶模型中，以1%强度、0.5Hz频率、4h的压应力干预方案能够促进成骨细胞系的生长。