骨组织工程为提高临床大块骨修复重建质量提供了一种很有前景的方法,其中细胞-细胞外基质相互作用对骨修复过程有重要的调控作用,基质力学已被充分证明可调控细胞的粘附、增殖、迁移和分化等诸多生物学行为,且三维与二维培养有明显差异。现有基质力学的研究主要集中在二维或者准三维条件下,且大部分三维支架的制备方法在改变基质刚度的同时也改变了其三维微结构,难以考察基质力学单一因素对干细胞生物学行为的影响。笔者研究组前期利用胶原/羟基磷灰石混合溶液包被处理脱细胞骨制备了一种微结构一致而基质刚度不同的三维支架。在此基础上,研究组进一步对脱细胞骨支架进行不同时长脱钙处理,以更为简单的方法构建了另一种微结构一致而基质刚度不同的新型三维脱钙骨支架材料。离体考察了不同基质刚度脱钙骨支架对骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)细胞相容性以及成骨分化的影响,分析了低氧微环境对不同基质刚度上MSCs生物学响应的调控,然后通过皮下埋植实验考察了不同基质刚度脱钙骨支架对细胞浸润、胶原纤维沉积以及内源性细胞成骨分化的作用,兔股骨髁骨缺损模型在体验证适宜刚度三维支架的骨修复能力,探索了基质细胞衍生因子-1α(stromal cell-derived factor-1α,SDF-1α)和低氧诱导因子-1α(hypoxiainduciblefactor-1,HIF-1α)在基质力学促进骨修复过程中介导内源性MSCs迁移的机制。研究结果有助于进一步理解生理环境下MSCs对骨组织工程基质刚度的响应,有助于探索生理环境下基质刚度调控MSCs黏附、增殖和成骨分化的机理。