Titanium được bao phủ bởi protein ma trận dentin tái tổ hợp 1 và tác động của nó lên khả năng bám dính, sinh trưởng và hoạt động của ALP ở tế bào MG63

Springer Science and Business Media LLC - Tập 23 - Trang 2717-2726 - 2012
Xibo Pei1,2, Lanlan Pan1,2, Fenglin Cui1,2, Rui He1,2, Hong Bao2,3, Qianbing Wan1, Jian Wang1,2
1Department of Prosthodontics, West China College of Stomatology, Sichuan University, Chengdu, China
2State Key Laboratory of Oral Diseases, Sichuan University, Chengdu, China
3Department of Orthodontics, West China College of Stomatology, Sichuan University, Chengdu, China

Tóm tắt

Mục tiêu của công trình hiện tại là thiết kế bề mặt implant tương tác sinh học bằng cách phủ protein ma trận dentin tái tổ hợp của người 1 (hDMP1) lên titan và nghiên cứu chức năng sinh học của vật liệu này. Đầu tiên, plasmid chứa cDNA hDMP1 đã được xây dựng và hDMP1 được biểu hiện, tinh chế và đặc trưng hóa. Sau đó, hDMP1 được phủ lên bề mặt của các nền tảng titan thông qua một kỹ thuật sinh hóa và quy trình được chia thành ba bước: ban đầu, titan được xử lý bằng cách đánh bóng thông thường và được gọi là Cp-Ti; sau đó, Cp-Ti trải qua điều trị kiềm và nước và được gọi là AW-Ti; cuối cùng, AW-Ti được phủ hDMP1 và được gọi là hDMP1-Ti. Các đoạn gene hDMP1 được phát hiện qua sự phân giải enzyme cũng như điện di gel, và trình tự nucleotide hoàn chỉnh của hDMP1 đã được kiểm tra. hDMP1 tái tổ hợp tinh chế đã được điện di trên gel SDS-PAGE 10%. Cp-Ti, AW-Ti và hDMP1-Ti được đặc trưng bởi phổ kế electron tia X và các bài kiểm tra góc tiếp xúc với nước. Hoạt động sinh học của tế bào MG63 được nuôi cấy trong ba nhóm đã được nghiên cứu qua các thử nghiệm bám dính tế bào, sinh trưởng và hoạt động của phosphatase kiềm. Kết quả cho thấy rằng hDMP1 đã được xây dựng thành công và đã được phủ lên bề mặt titan, và hDMP1-Ti có độ ưa nước cao hơn so với Cp-Ti. So với Cp-Ti và AW-Ti, hDMP1-Ti cho thấy hoạt tính sinh học in vitro tốt hơn.

Từ khóa

#hDMP1 #titan #implant #MG63 #hoạt động sinh học #phosphatase kiềm

Tài liệu tham khảo

Kim SE, Song SH, Yun YP, Choi BJ, Kwon IK, Bae MS, Moon HJ, Kwon YD. The effect of immobilization of heparin and bone morphogenic protein-2 (BMP-2) to titanium surfaces on inflammation and osteoblast function. Biomaterials. 2011;32:366–73. Hélary G, Noirclére F, Mayingi J, Migonney V (2009) A new approach to graft bioactive polymer on titanium implants: improvement of MG 63 cell differentiation onto this coating. Acta Biomateri 5(1):124–33. Palmquist A, Lindberg F, Emanuelsson L, Br nemark R, Engqvist H, Thomsen P (2010) Biomechanical, histological, and ultrastructural analyses of laser micro and nano-structured titanium alloy implants: a study in rabbit. J Biomedical Mater Res Part A. 92(4):1476–86. Barranco V, onofre E, Escudero ML, Cain MC, García-Alonso. Characterization of roughness and pitting corrosion of surfaces modified by blasting and thermal oxidation. Surf and Coat Technol.2010;204:3783–93. doi:10.1016/j.surfcoat.2010.04.051. Pallu S, Bourget C, Bareille R, Labrugere C, Dard M, Sewing A, et al. The effect of cyclo-DfKRG peptide immobilization on titanium on the adhesion and differentiation of human osteoprogenitor cells. Biomaterials. 2005;26(34):6932–40. Ku Y, Chung CP, Jang JH. The effect of the surface modification of titanium using a recombinant fragment of fibronectin and vitronectin on cell behavior. Biomaterials. 2005;26(25):5153–7. Morra M, Cassinelli C, Cascardo G, Cahalan P, Cahalan L, Fini M, et al. Surface engineering of titanium by collagen immobilization. Surface characterization and in vitro and in vivo studies. Biomaterials. 2003;24(25):4639–54. Sena K, Sumner DR, Virdi AS. Effect of recombinant human transforming growth factor-beta2 dose on bone formation in rat femur titanium implant model. J Biomed Mater Res, Part A. 2010;92(3):1210–7. Kang SM, Kong B, Oh E, Choi JS, Choi IS. Osteoconductive conjugation of bone morphogenetic protein-2 onto titanium/titanium oxide surfaces coated with non-biofouling poly (poly (ethylene glycol) methacrylate). Coll Surf B Biointerfaces. 2010;75(1):385–9. Beniash E, Deshpande AS, Fang PA, Lieb NS, Zhang X, Sfeir CS. Possible role of DMP1 in dentin mineralization. J Struct Biol. 2011;174:100–6. Bellahcène A, Castronovo V, Ogbureke KUE, Fisher LW, Fedarko NS. Small integrin-binding ligand N-linked glycoproteins (SIBLINGs): multifunctional proteins in cancer. Nat Rev Cancer. 2008;8(3):212–26. von Marschall Z, Fisher LW. Dentin matrix protein-1 isoforms promote differential cell attachment and migration. J Biol Chem. 2008;283(47):32730. Huang J, Wong C, George A, Kaplan DL. The effect of genetically engineered spider silk-dentin matrix protein 1 chimeric protein on hydroxyapatite nucleation. Biomaterials. 2007;28(14):2358–67. He G, Dahl T, Veis A, George A. Nucleation of apatite crystals in vitro by self-assembled dentin matrix protein 1. Nat Mater. 2003;2(8):552–8. Kulkarni GV, Chen B, Malone JP, Narayanan AS, George A. Promotion of selective cell attachment by the RGD sequence in dentine matrix protein 1. Arch Oral Biol. 2000;45(6):475–84. Tartaix PH, Doulaverakis M, George A, Fisher LW, Butler WT, Qin C, et al. In vitro effects of dentin matrix protein-1 on hydroxyapatite formation provide insights into in vivo functions. J Biol Chem. 2004;279(18):18115. Wang J, Chao Y, Wan Q, Zhu Z, Yu H. Fluoridated hydroxyapatite coatings on titanium obtained by electrochemical deposition. Acta Biomater. 2009;5(5):1798–807. Hirst KL, Simmons D, Feng J, Aplin H, Dixon MJ, Macdougall M. Elucidation of the sequence and the genomic organization of the human dentin matrix acidic phosphoprotein 1 (DMP1) gene: exclusion of the locus from a causative role in the pathogenesis of dentinogenesis imperfecta type II. Genomics. 1997;42(1):38–45. Yang GL, He FM, Yang XF, Wang XX, Zhao SF. In vivo evaluation of bone-bonding ability of RGD-coated porous implant using layer-by-layer electrostatic self-assembly. J Biomed Mater Res Part A. 2009;90(1):175–85. Alsberg E, Anderson KW, Albeiruti A, Franceschi RT, Mooney DJ. Cell-interactive alginate hydrogels for bone tissue engineering. J Dent Res. 2001;80(11):2025. Chaussain C, Eapen AS, Huet E, Floris C, Ravindran S, Hao J, et al. MMP2-cleavage OF DMP1 generates a bioactive peptide promoting differentiation of dental pulp stem/progenitor cells. Eur Cells Mater. 2009;18:84–95. Qin C, D’Souza R, Feng JQ. Dentin matrix protein 1 (DMP1): new and important roles for biomineralization and phosphate homeostasis. J Dent Res. 2007;86(12):1134. Narayanan K, Srinivas R, Ramachandran A, Hao J, Quinn B, George A. Differentiation of embryonic mesenchymal cells to odontoblast-like cells by overexpression of dentin matrix protein 1. Proc Natl Acad Sci. 2001;98(8):4516. Ling Y, Rios HF, Myers ER, Lu Y, Feng JQ, Boskey AL. DMP1 depletion decreases bone mineralization in vivo: an FTIR imaging analysis. J Bone Miner Res. 2005;20(12):2169–77. Ehlert N, Luessenhop T, Hoffmann A, Gross G, Mueller PP, Stieve M, Lenarz T, Behrens P. Amino-modified silica surfaces efficiently immobilize bone morphogenetic protein 2 (BMP2) for medical purposes. Acta Biomater. 2011;7:1772–9. Shi Z, Neoh KG, Kang ET, Poh CK, Wang W. Surface functionalization of titanium with carboxymethyl chitosan and immobilized bone morphogenetic protein-2 for enhanced osseointegration. Biomacromolecules. 2009;10(6):1603–11. Berg JM, Eriksson LGT, Claesson PM, Borve KGN. Three-component Langmuir-Blodgett films with a controllable degree of polarity. Langmuir. 1994;10(4):1225–34. Michiardi A, Aparicio C, Ratner BD, Planell JA, Gil J. The influence of surface energy on competitive protein adsorption on oxidized NiTi surfaces. Biomaterials. 2007;28(4):586–94. Dong Y, Li P, Chen C, Wang Z, Ma P, Chen GQ. The improvement of fibroblast growth on hydrophobic biopolyesters by coating with polyhydroxyalkanoate granule binding protein PhaP fused with cell adhesion motif RGD. Biomaterials. 2010;31:8921–30. Shi Z, Neoh KG, Kang ET, Poh C, Wang W. Bacterial adhesion and osteoblast function on titanium with surface-grafted chitosan and immobilized RGD peptide. J Biomed Mater Res Part A. 2008;86(4):865–72. Park YJ, Kim KH, Lee JY, Ku Y, Lee SJ, Min BM, et al. Immobilization of bone morphogenetic protein-2 on a nanofibrous chitosan membrane for enhanced guided bone regeneration. Biotechnol Appl Biochem. 2006;43(1):17–24. Oya K, Tanaka Y, Saito H, Kurashima K, Nogi K, Tsutsumi H, et al. Calcification by MC3T3-E1 cells on RGD peptide immobilized on titanium through electrodeposited PEG. Biomaterials. 2009;30(7):1281–6.