雲克隆骨鈣素試劑盒參與開發鈦基生物材料

2020-10-21 雲克隆

2020年 9月 8日，來自暨南大學深圳人民醫院的 Qiqing Zhang教授在 Chemical Engineering Journal上發表了「Astrocytes Control Sensory Acuity via Tonic Inhibition in the Thalamus」的文章。該研究開發出一種多層的多多巴胺（PDA）/氧化石墨烯（GO）/I型膠原（COL1）（PGC）納米膜，並對其進行了生物學評估。這種生物活性塗層使金屬鈦植入物的使用成為可能。

在這篇文章中雲克隆雲克隆 ELISA試劑盒（骨鈣素（Osteocalcin, OC），SEA471Ra）再次受到科研工作者的認可，榮登優秀國際期刊。

研究介紹

在臨床應用上，鈦基生物材料的治療效果好壞參半。儘管這類材料因其良好的性能而被廣泛應用於臨床，但是它表面較低的生物活性也同樣面臨許多問題。塗層功能單一的植入物完全不能滿足複雜的骨微環境的要求。因此，迫切需要在鈦基種植體表面開發一種多功能的、個性化的、生物相容性好的塗層，以滿足個性化種植體的需求。

考慮到這些，作者開發出一種多層的多多巴胺（PDA）/氧化石墨烯（GO）/I型膠原（COL1）（PGC）納米膜，通過一層一層自組裝工藝在純鈦表面製備了具有強大可控的釋放能力的生物活性物質。PDA具有極強的共價和非共價結合能力，優異的金屬離子螯合能力，被用作粘合劑。並且，PDA能增強有機和無機界面的相互作用。它們與無機表面上的羥基和有機表面上的氨基同時形成共價鍵，而界面上的氫鍵顯著增強了這些作用。因此，PDA層可以保證納米膜牢固地附著在基板上。GO可以吸引金屬離子，並且能夠承載很多其他的生物活性物質。此外，GO可以提供場所使生物活性物質裝載在PGC納米膜上。GO帶負電荷，它可以與帶正電荷的COL1層形成靜電結合以提高PGC納米膜的穩定性。GOL1作為人體骨組織不可缺少的成分之一，可以促進骨細胞分化和細胞外基質礦化的作用。

首先，作者製作了一種經過鹼熱處理的鈦基板（AHTi），並選擇了3種PGC納米膜（PGC5，PGC10，PGC20）包被。通過掃描電子顯微鏡的觀察Ti、AHTi、AHTi-PGC（5、10、20），發現它們的表面結構並不相同。AHTi明顯呈現出多孔結構的特徵，而且其表面特性被PGC納米膜改變。作者同時測量了材料的水接觸角和乙二醇接觸角，發現鹼熱處理後的材料的水接觸角和乙二醇接觸角均減少。但是，AHTi-PGC相對於AHTi，其接觸角顯著增加。同時，鹼熱處理極大的增加了材料表面的自由能，並且AHTi-PGC的自由能更加高。之後，作者使用X射線光電子譜技術探測Ti，AHTi、AHTi-PGC（5、10、20）表面的元素組成。

作者探討了PGC納米膜中各組分之間的相互作用對納米膜的形成和生物活性的作用。PDA層中可能存在兒茶酚、氨基和質子化氨基(-NH3 +)三個活性官能團。在鹼性環境下(pH = 8.5)，鄰苯二酚基團可以通過雙齒相互作用與兩個Ti-OH基團形成強共價鍵，顯著提高了PGC納米膜與Ti底物的結合強度。GO與PDA層、GO與COL1層之間的相互作用主要是靜電作用和氫鍵。值得注意的是，在與PDA或COL1層相互作用後，各GO層中只有最外層的GO被還原，保留了大量的生物活性物質的負載位點。COL1與PDA層間的相互作用，除了非共價鍵作用(即靜電作用和氫鍵)外，在pH為8.5時，COL1分子中的胺基與PDA中的醌類通過Michael加成反應或Schiff反應形成共價鍵這些共價鍵確保了相鄰兩層PGC納米膜之間緊密的錨定，從而提高了整個納米膜的穩定性。

之後，作者測定了COL1在PGC納米膜的含量，發現在AHTi-PGC20中含量最高。COL1的釋放依賴於PGC納米膜的降解，這也可能影響負載生物活性物質的釋放行為。因此，作者繪製了COL1累積釋放曲線，發現在最初的24 h，COL1在3中PGC納米膜中都釋放很快。並且，PGC5納米膜的COL1釋放高達80%，而PGC10和PGC20的釋放進入一個相對穩定逐步釋放的階段直到第21天。這說明PGC納米膜的降解可以持續一段很長的時間，這有利於維持生物活性物質的釋放。

作者從蛋白吸收，細胞黏附、細胞形態學以及細胞相容性方面比較了Ti，AHTi、AHTi-PGC（5、10、20）。研究發現PGC納米膜能有效提高細胞粘附於修飾的Ti表面，維持良好的細胞狀態，為rBMSCs的增殖和成骨分化奠定堅實的基礎。並且，在7和14 d時，rBMSCs在不同樣品上的存活率是由高到低的順序：AHTi-PGC5 ≈ AHTi-PGC10 ≈ AHTi-PGC20 > Ti > AHTi。觀察rBMSCs體外成骨分化，作者發現PGC納米膜能夠誘導成骨細胞分化，並且誘導的成骨細胞與納米膜層數呈正相關。

最後，作者以Ag+和BSA作為生物活性物質模型，考察了PGC納米膜控制釋放生物活性物質的能力。總體而言，裝載Ag+和BSA的PGC納米膜物化性質沒有明顯影響，且它們的釋放與COL1極為一致。這說明，PCG表面可以開發出一種適用於特定臨床需求的多功能、個性化的塗層。


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