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異なる生体材料で培養した歯根膜細胞の骨形成能、脂肪形成能、軟骨形成能、セメント形成能の比較
Comparison of the osteogenic, adipogenic, chondrogenic and cementogenic differentiation potential of periodontal ligament cells cultured on different biomaterials.
PMID: 28482471 DOI: 10.1016/j.msec.2017.03.213.
抄録
接着、増殖、分化などの細胞応答は、表面の形状や表面エネルギーなどの表面性状に影響されることが示されているが、化学組成や材料の種類が分化能に与える影響についてはあまり知られていない。しかし、化学組成や材料の種類が分化能に及ぼす影響については、あまり知られていない。本論文の目的は、生物学的誘導媒体を使用せずに、平均粗さ値を2.0〜3.0μmの限られた範囲内に抑えながら、3種類の材料（金属、セラミックス、ポリマー）の脂肪細胞、骨芽細胞、軟骨芽細胞、セメント芽細胞への歯根膜細胞（HPLC）の分化能を比較することである。サンプルは、14×2mmのディスクとして作製した(n=30)。各タイプの2つのサンプルを選択しました；ステンレススチール316Lと金属サンプルのための商業的に純粋なチタンです。ポリマーにはポリメチルメタクリレートと高密度ポリエチレンを使用し，最後にセラミックスにはジルコニアと歯科用磁器を使用した．試料の表面特性（濡れ性、化学組成、ゼロ電荷点（PZC））を測定し、生物学的応答と相関させた。分化の可能性を評価するために、抜歯した歯から得られたヒト歯根膜細胞を使用した。細胞増殖は、最初に、生存率比色法を用いて無毒性効果を保証するために試験した。最後に、誘導培地を添加せずに5,10,15日間、リアルタイム逆転写定量ポリメラーゼ連鎖反応を用いて分化パターンを評価した。その結果、特定の表現型に関連する遺伝子の相対的な発現は、表面ごとに異なることが示された。しかし、材料の種類や表面特性（形態、化学組成、濡れ性、ゼロ電荷点）と発現パターンとの間には明確な相関関係は認められなかった。例えば、骨マーカーは主にcpTiとPMMAで発現していた。疎水性の金属系サンプルと親水性の高分子系サンプルは、R値は似ているが地形的な特徴は異なっていた。
It has been shown that the cellular responses such as adhesion, proliferation and differentiation are influenced by the surface properties, such as the topography or the surface energy. However, less is known about the effect of the chemical composition and type of material on the differentiation potential. The objective of the present paper is to compare the differentiation potential of periodontal ligament cells (HPLC) into adipocytes, osteoblasts, chondroblasts and cementoblasts of three type of materials (metals, ceramics and polymers) without using any biological induction media, but keeping the average roughness values within a limited range of 2.0-3.0μm. The samples were produced as discs of 14×2mm; (n=30 for each type of material). Two samples of each type were chosen; stainless-steel 316L and commercially pure titanium for the metallic samples. The polymers were polymethyl methacrylate and high-density polyethylene, and finally for the ceramics; zirconia and dental porcelain were used. The surfaces properties of the samples (wettability, chemical composition and point of zero charge, PZC) were measured in order to correlate them with the biological response. To evaluate the potential of differentiation, human periodontal ligament cells obtained from extracted teeth were used since they are a promising source for periodontal tissue regeneration. Cell proliferation was initially tested to assure non-toxic effects using a viability colorimetric assay. Finally, the differentiation pattern was evaluated using real time reverse transcription quantitative polymerase chain reaction for 5, 10 and 15days without adding any induction medium. The results indicated that the relative expression of genes related to a particular phenotype were different for each surface. However, not clear correlation between the type of material or their surface properties (morphology, chemical composition, wettability or point of zero charge) and the expression pattern could be identified. For example, bone markers were mainly expressed on cpTi and PMMA; one metallic hydrophobic and one polymeric hydrophilic sample which have similar R values but presented different topographical features, although both samples have in common a PZC below 7.
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