低能量LED紅光影響MC3T3-E1增殖及成骨分化的初步研究.pdf

1、研究背景:LED（Light-emitting Diode，發(fā)光二極管）紅光，是一種波長(zhǎng)范圍為600nm～700nm的可見(jiàn)光。近年來(lái)，隨著科技的不斷發(fā)展、研究的不斷深入，LED光源已逐漸取代激光光源，并被廣泛應(yīng)用于體內(nèi)與體外的實(shí)驗(yàn)研究及臨床治療中。早期的一些研究顯示，低能量的激光對(duì)細(xì)胞增殖以及各種疾病的治療有著顯著作用。如促進(jìn)創(chuàng)面的愈合、促進(jìn)細(xì)胞因子分泌、膠原合成，也可促進(jìn)成骨樣細(xì)胞的增殖與分化、修復(fù)骨缺損。由于可見(jiàn)光與組織、細(xì)胞之間有

2、散射作用，因此，在生物學(xué)效應(yīng)方面，激光光源與LED光源都具有相同特性，二者并未有明顯差異。理論上，相同波長(zhǎng)、功率密度、能量密度以及時(shí)間的激光光源與LED光源的生物學(xué)特性類(lèi)似。并且，LED光源在臨床應(yīng)用上比激光光源更有優(yōu)勢(shì)，它不同于激光光源的局限性，其照射范圍更廣，不單單只從單一方向?qū)ρ芯繉?duì)象進(jìn)行光照，還可從三維方向?qū)ρ芯繉?duì)象進(jìn)行光照，且LED光源具有節(jié)能、經(jīng)濟(jì)，更加安全的優(yōu)勢(shì)，在生物醫(yī)學(xué)范圍的應(yīng)用正在日益擴(kuò)增并有著良好的發(fā)展前景。已有相

3、關(guān)研究顯示，LED低能量紅光可以對(duì)細(xì)胞、組織等產(chǎn)生有效的刺激作用。例如:抗炎、加速傷口愈合、促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞細(xì)的增殖、分化等。然而，有關(guān)LED紅光對(duì)前成骨細(xì)胞MC3 T3-E1的生物學(xué)作用方面的報(bào)道卻為數(shù)不多。成骨細(xì)胞系的MC3 T3-E1細(xì)胞是一種小鼠前成骨細(xì)胞，是由新生小鼠顱蓋骨細(xì)胞建立的細(xì)胞系，體外培養(yǎng)時(shí)可有分化成骨的潛力，一直以來(lái)，MC3T3-E1都被認(rèn)為是一個(gè)很好的研究成骨細(xì)胞分化的模型細(xì)胞。
　　研究目的:本實(shí)驗(yàn)的

4、目的在于探討635nm的低能量LED紅光對(duì)成骨細(xì)胞系MC3T3-E1的增殖及成骨分化早期的影響。
　　實(shí)驗(yàn)方法:于中國(guó)科學(xué)院上海細(xì)胞庫(kù)購(gòu)買(mǎi)前成骨細(xì)胞MC3T3-E1。進(jìn)行細(xì)胞形態(tài)的觀察及細(xì)胞培養(yǎng)，熟悉細(xì)胞形態(tài)、特性。將波長(zhǎng)為635nm的LED低能量紅光光源放置于MC3T3-E1上方2cm處，此時(shí)的光功率密度為10mW/cm2。不同的光照時(shí)間會(huì)產(chǎn)生不同的光能量密度。因此，依據(jù)光照時(shí)間的不同，將MC3T3-E1分為0J/cm2、1J/

5、cm2、2J/cm2、4J/cm2四組，光照時(shí)間依次為0s、100s、200s、400s。其中0 J/cm2為對(duì)照組，其余三組為實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)組每24小時(shí)光照一次。用CCK-8（Cell Counting Kit-8，細(xì)胞計(jì)數(shù)試劑盒-8）檢測(cè)各組細(xì)胞在光照后第1、2、3天的增殖活性。依據(jù)光照時(shí)間的不同，將MC3T3-E1分為0J/cm2、2J/cm2、4J/cm2、8 J/cm2四組，光照時(shí)間依次為0s、200s、400s、800s。其中

6、0 J/cm2為對(duì)照組，其余三組為實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)組每24小時(shí)光照一次。用ALP（Alkaline phosphatase，堿性磷酸酶）染色檢測(cè)各組細(xì)胞在第6天，成骨分化早期ALP的表達(dá)。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果:在635nm的LED紅光光照的第1天后，各組細(xì)胞采用CCK-8所測(cè)得的吸光度OD值，與其對(duì)照組作比較，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)沒(méi)有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＞0.05)。在光照第2天后，各實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)同樣沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異

7、(P＞0.05)。然而，在光照的第3天后，各組細(xì)胞采用CCK-8所測(cè)得的吸光度OD值，與其對(duì)照組作比較，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P＜0.05)。且在635nm的LED紅光對(duì)實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞照射200s（此時(shí)的光能量密度為2J/cm2）時(shí)，其細(xì)胞的增殖活性增強(qiáng)的表達(dá)尤為明顯。在倒置顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，隨著天數(shù)的增加，635nm的LED紅光光照第六天后，堿性磷酸酶在對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組中都出現(xiàn)了不同程度的表達(dá)，當(dāng)光能量密度為2J/cm2、4