Biodentine涂层聚己内酯纳米纤维支架促进牙髓干细胞成牙/成骨分化的研究

本研究针对牙科组织工程中支架材料生物活性不足的问题，开发了Biodentine涂层的聚己内酯(PCL)纳米纤维支架。通过电纺丝技术制备PCL支架后，采用0.01%和0.05%Biodentine进行表面修饰，评估其对牙髓干细胞(DPSCs)增殖和分化的影响。结果显示0.01%Biodentine组显著提高了ALP活性和钙沉积，为牙本质再生提供了新型生物材料选择。

　　

在牙科治疗领域，如何实现牙本质和牙髓组织的功能性再生一直是重大挑战。传统的修复材料如矿物三氧化物凝聚体(MTA)虽有一定效果，但仍存在生物活性不足、操作性能差等问题。与此同时，组织工程技术的发展为这一难题提供了新思路，其中支架材料作为细胞生长的三维框架尤为关键。然而，现有聚合物支架往往缺乏足够的生物活性信号来引导干细胞定向分化。正是在这样的背景下，来自阿拉克医科大学牙科学院的研究团队开展了一项创新性研究，探索Biodentine这种新型钙硅酸盐材料与聚己内酯(PCL)纳米纤维支架的结合应用，相关成果发表在《BioMedical Engineering OnLine》上。

研究人员采用电纺丝技术制备PCL纳米纤维支架，通过等离子体处理改善表面亲水性后，分别用0.01%和0.05%Biodentine进行涂层修饰。利用扫描电镜(SEM)表征支架形貌，通过MTT法评估细胞活力，并检测碱性磷酸酶(ALP)活性和钙沉积来评价成牙/成骨分化潜能。研究使用来自25岁男性捐赠者的牙髓干细胞(DPSCs)作为细胞模型，所有实验均设置三重复。

研究结果部分：
"Investigation of the morphology and properties of the scaffold"部分显示，SEM观察发现0.01%Biodentine涂层组呈现均匀分布的矿化沉积，而0.05%组则出现颗粒聚集现象。水吸收和孔隙率测试表明Biodentine涂层显著提高了支架的亲水性和孔隙率。

"Evaluation of the biocompatibility of Biodentine-coated scaffolds"部分通过MTT实验发现，0.01%Biodentine组细胞活力与对照组相当，而0.05%组表现出细胞毒性，因此后续实验仅保留0.01%浓度。

"Odontogenic/osteogenic differentiation of dental pulp stem cells"部分显示，ALP活性在14天达到峰值，0.01%Biodentine组显著高于对照组；钙沉积测定发现21天时0.01%组的矿化程度最高，表明Biodentine有效促进了细胞外基质矿化。

研究讨论指出，Biodentine通过释放钙和硅酸盐离子激活MAPK和CaMKII信号通路，上调牙本质涎磷蛋白(DSPP)、牙本质基质蛋白1(DMP1)等标志物表达。与既往研究相比，0.01%Biodentine在促进ALP活性和矿化沉积方面优于MTA和羟基磷灰石(HA)等材料。但研究也存在局限，如未进行基因表达分析和体内实验验证。

这项研究的重要意义在于开发了一种兼具良好机械性能和生物活性的复合支架，为牙本质-牙髓复合体再生提供了新策略。Biodentine/PCL支架通过模拟天然细胞外基质(ECM)的纳米纤维结构和提供生物活性信号，实现了对牙髓干细胞分化的精确调控，在活髓保存、牙本质再生等临床应用中具有广阔前景。未来研究可进一步优化涂层工艺，探索与其他生长因子的协同作用，并开展临床前动物实验验证。