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目的研究氧化石墨烯(graphene oxide,GO)气凝胶作为组织工程支架材料对兔骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells,BMSCs)增殖及成骨分化的影响,观测GO气凝胶作为人工骨替代材料于动物体内的成骨效果,以期为GO气凝胶作为骨组织工程支架材料在再生医学中的应用提供基础依据。方法取12-16周龄的健康SPF级新西兰大白兔2只(雄性1只、雌性1只)的下颌骨圆形骨片2片,每片直径约5mm,组织块法培养获得细胞,细胞培养至第3代,制作细胞爬片进行免疫荧光鉴定干细胞(stem cell,SC)标记物CD44以及BMSCs标记物CD90表达情况。细胞分组培养,空白组:单纯将细胞接种于96孔板小孔;GS组:将细胞接种于明胶海绵(gelatin sponge,GS)支架;GO组:将第3代细胞接种于GO气凝胶支架。利用Cell Counting Kit-8(CCK-8)进行细胞增殖检测,检测第1天、第3天、第5天OD值。细胞经成骨诱导7天后,利用ALP检测试剂盒检测三组细胞ALP活性,观测GO气凝胶作支架材料对细胞成骨分化的影响。体内成骨实验:取12-16周龄的健康SPF级新西兰大白兔12只(雄性6只、雌性6只),称重后麻醉,于双侧下颌骨颊侧骨壁制备圆形骨缺损模型。空白组:使缺损区内血液充盈,不做其他处理;骨粉组:缺损区充填Bio-Oss骨粉,骨膜覆盖于缺损区;支架组:缺损区充填GO气凝胶支架,骨膜覆盖于缺损区;3个月后处死,观察新生皮质骨覆盖情况、是否与缺损区连续一致,并将下颌骨完整分离。拍摄X线牙片及锥形束体层摄影(Cone-Beam Computed Tomography,CBCT),观察缺损区骨生成情况,并制备组织切片经HE染色后进行组织学观察。结果组织块法培养细胞7天后,可见骨片边缘有少量细胞贴壁生长,细胞多呈梭形、三角形或多边形。传至第3代后细胞呈长梭形,较原代细胞更均匀、整齐。免疫荧光鉴定结果显示:SC标记物CD44呈阳性表达,BMSCs标记物CD90呈阳性表达,证实培养所得细胞为BMSCs。CCK-8结果显示:第1天GS组、GO组和空白组三组间的OD值无显著差异(P﹥0.05);第3天GO组和GS组的OD值均显著高于空白组(P﹤0.05,P﹤0.05),而GO组和GS组间的OD值无显著性差异(P﹥0.05);第5天GO组和GS组的OD值均显著高于空白组(P﹤0.05,P﹤0.05),而GO组和GS组间的OD值无显著性差异(P﹥0.05)。经成骨诱导7天后,ALP活性检测结果显示:GO组的OD值显著高于GS组(P﹤0.05);GS组与空白组组间的OD值无显著差异(P﹥0.05)。术后兔局部及全身状况良好,3个月后分离完整下颌骨,可见骨缺损区骨膜完整,支架材料在位无脱落。骨粉组表面有新骨形成,部分新生骨与正常骨组织相连续;支架组表面一半以上被较为平整的新生骨组织覆盖,与周围骨组织相似且连续;空白组骨缺损区未见明显新生骨组织。X线片显示:骨粉组呈颗粒状的阻射影像,密度较小;支架组呈交织状的阻射影像,密度较大,相比骨粉组,充填物多数边缘与骨缺损边缘相融合;空白组于呈大面积透射影像,未见明显新骨生成。CBCT影像显示:骨粉组骨缺损区内有部分新骨形成,恢复了骨缺损区的一定厚度,且边缘新骨与原有骨质相连续;支架组缺损区内有较多新骨形成,有效恢复了骨缺损区骨质的厚度,且生成新骨与原有骨质连续一致;空白组骨缺损区内未见明显新骨形成,骨缺损依然明显存在。术后3个月,取缺损区植入材料及其周边骨组织包埋后制作组织切片并做HE染色。空白组:骨缺损区边缘可见少量成纤维细胞,细胞与正常骨组织相连,有少量纤维样骨组织形成;骨粉组:骨缺损区可见较多新骨生成,部分骨粉边缘与正常骨组织相连,分界处可见层状新生骨结构;支架组:骨缺损区可见大量新骨生成,紧邻支架区域偶见染色较深的新生骨,支架较多边缘与正常骨组织紧密相连,分界处层状新生骨形成较为密集。结论1)GO气凝胶作为组织工程支架材料对BMSCs的增殖有促进作用,并有利于其成骨分化。2)GO气凝胶支架能够促进骨缺损区新骨生成,相比Bio-Oss骨粉GO气凝胶支架恢复骨缺损区的骨量效果更佳。图8幅;表4个;参102篇。