聚苯乙烯表面特性对人牙髓细胞行为的影响：牙源性分化与矿化培养优化的启示

本研究针对牙髓再生中培养基质选择的关键问题，通过对比组织培养处理（TCPS）与未处理聚苯乙烯（Non-TCPS）对hDPCs（人牙髓细胞）牙源性分化和矿化的影响，发现TCPS表面亲水性显著促进细胞矿化（Alizarin Red染色强度提升2倍以上），且5% FBS（胎牛血清）浓度下基因表达差异最显著（DMP-1上调4.4倍）。该研究为牙髓再生培养体系优化提供了重要理论依据。

　　

牙髓再生的“土壤”之争：聚苯乙烯表面特性如何影响细胞命运？
在牙科再生医学领域，人牙髓细胞（hDPCs）被视为修复牙本质的“种子细胞”，但其体外培养时分化能力常显著衰减。传统认为血清浓度是调控细胞行为的关键，然而同济大学口腔医学院的研究团队在《BMC Oral Health》发表的研究颠覆了这一认知——培养皿本身的表面特性可能比营养环境更具决定性。

研究团队发现，自1960年代取代玻璃成为主流培养材料的聚苯乙烯（PS），其表面是否经气体等离子处理（形成亲水性的TCPS）会显著改变细胞命运。未经处理的Non-TCPS表面因疏水性导致细胞贴壁困难，而TCPS通过引入羰基使接触角<60°，不仅加速细胞附着（24小时黏附率提升1.8倍），更在矿化实验中展现惊人差异：TCPS组20天时Alizarin Red染色强度较Non-TCPS组高20倍，且5% FBS条件下牙源性标志物DMP-1和炎症因子IL-1β表达差异最显著。

关键技术方法
研究采用临床拔除的智齿分离hDPCs（伦理批号2023-020），设置TCPS/Non-TCPS基质与5%/10% FBS交叉分组，通过结晶紫染色量化黏附、Alizarin Red评估矿化，并采用RT-qPCR检测7/14天时12种牙源性/炎症基因（含GAPDH内参）。

研究结果

1. 细胞黏附与形态
   TCPS表面细胞24小时内完全铺展，而Non-TCPS组细胞呈球形（图2A）。定量显示10% FBS使TCPS黏附率提升30%，但表面性质影响远超血清浓度（p<0.01）。

2. 矿化能力
   

   

TCPS组14天即出现明显钙结节，20天时矿化面积扩大3倍；Non-TCPS组即使10% FBS仍仅见微弱染色（图3）。

1. 基因表达谱

• 早期响应（7天）：TCPS 5% FBS组BSP表达较Non-TCPS组高6.5倍，IL-6上调2.86倍（图5）。
• 晚期分化（14天）：骨钙素（OCN）在所有TCPS组上调4.4倍，而Non-TCPS组Runx-2增幅最大（2.8倍）（图6）。

结论与意义
该研究首次系统论证培养基质表面能（surface energy）是决定hDPCs命运的核心因素：

1. 临床转化价值：TCPS联合5% FBS可最大化牙源性分化效率，为牙髓再生生物材料筛选提供新标准；
2. 机制创新：揭示ITGB1介导的细胞-基质互作通过上调BSP/DMP-1促进矿化，而IL-1β/IL-6的阶段性表达提示炎症-再生偶联；
3. 方法论警示：10% FBS会掩盖基质效应，提示文献间数据差异可能源于未报告的培养皿类型。

这项研究犹如为牙髓再生领域绘制了“培养皿地图”，未来3D石墨烯支架等新材料开发或可借鉴其表面能调控策略。正如作者Jia Tang和Youjing Qiu强调：“忽略培养基质的物理特性，就像在流沙上建造再生医学的大厦”。