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目的:髓芯减压术被认为是早期股骨头坏死（osteonecrosis of femoral head,ONFH）的最佳治疗方案之一,通过钻孔去除坏死的骨组织以减轻髓内压力、改善静脉回流、促进血供重建和坏死骨组织的修复。然而,手术造成的骨缺损一旦不愈合,力学支撑结构的丢失会进一步增加股骨头塌陷的几率。本课题拟研究一种含锶磷酸钙纳米复合材料（strontium-enhanced calcium phosphate nanocomposite,Sr-CPN）用于修复髓芯减压后形成的骨缺损通道,通过材料的力学支撑作用避免股骨头关节面发生塌陷,同时通过诱导血管化骨再生达到治疗股骨头坏死的目的。方法:将磷酸钙骨水泥（calcium phosphate cement,CPC）的粉剂、玉米淀粉、硫酸钡和碳酸锶按5.5:2:1:1.5的质量比混合得到Sr-CPN的固相,与0.25 M的Na2HPO4溶液按照0.4 mL/g液固比配制得到Sr-CPN。通过推注实验、Vicat实验、力学压缩实验表征Sr-CPN的注射性能、固化时间和抗压强度。通过透射电镜和扫描电镜观察Sr-CPN的微观结构,X射线衍射分析固化过程中的相成分转化,液体浸泡实验研究降解过程中的离子释放情况。此外,利用有限元模拟的方法分析骨水泥材料植入后对人股骨头坏死区域的力学支撑和应力分布的影响。通过CCK-8和live/dead染色实验研究Sr-CPN对小鼠成骨前体细胞（MC3T3-E1）和人脐静脉血管内皮细胞（HUVECs）的细胞毒性。进一步通过碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）染色、ALP活力、茜素红染色及PCR检测成骨相关基因表达来研究Sr-CPN浸提液对细胞成骨分化的影响,以及大鼠颅骨缺损模型研究Sr-CPN在体内的骨修复能力。同时,通过扫描电镜和鬼笔环肽免疫荧光染色研究HUVECs在Sr-CPN表面的粘附和增殖情况。以及划痕实验、Transwell实验、成管实验及PCR来研究Sr-CPN浸提液对HUVECs迁移、成管和成血管相关基因表达的影响,并通过大鼠皮下植入模型研究Sr-CPN植入大鼠皮下组织后诱导新生血管生成的能力。最后,构建兔股骨头坏死模型,行髓芯减压术后植入Sr-CPN,3个月后通过力学压缩实验研究股骨头的抗压强度、血管灌注观察血管形成情况以及组织学染色观察坏死区域的软骨面和软骨下骨的修复情况。结果:Sr-CPN具有良好的注射性能和抗溃散性能,初凝时间为20.7 min,可以满足临床微创操作的需求;Sr-CPN的抗压强度为45.52±2.64 MPa,与不添加碳酸锶的磷酸钙纳米复合材料（CPN）相似。Sr-CPN在固化过程中α-TCP逐渐向羟基磷灰石转化,Sr-CPN可以降解并能缓慢释放Ca2+和Sr2+。有限元模拟显示,相较于单纯髓芯减压组,髓芯减压后Sr-CPN的植入使受力面的最大塌陷距离从2.14 mm减少至2.06 mm,并且股骨头受力面的高应力分布区域也相应减少,证明了 Sr-CPN的力学性能能够对股骨头坏死区域形成力学支撑,防止其进一步塌陷。CCK-8和live/dead染色结果表明Sr-CPN对MC3T3-E1和HUVECs两种细胞均无细胞毒性。PCR结果显示SrCO3加入CPN后可以分别上调MC3T3-E1成骨相关基因和HUVECs成血管相关基因的表达。ALP染色和茜素红染色结果显示Sr-CPN可以促进MC3T3-E1成骨分化过程中ALP分泌和钙结节形成。同时,鬼笔环肽染色、划痕实验和成管实验结果显示Sr-CPN能够促进HUVECs的粘附、迁移和成管。动物实验结果进一步证实了Sr-CPN在体内可以加速大鼠颅骨缺损的修复,Micro-CT分析结果显示Sr-CPN组缺损处新生骨体积占比为19.35%,高于未植入材料组的7.68%,组织学染色同样显示Sr-CPN组缺损处新生骨形成和材料周围成骨相关因子的高表达。大鼠皮下植入模型的研究结果显示Sr-CPN植入大鼠皮下后导致了明显的新生血管的长入。进一步的兔股骨头坏死模型研究显示,髓芯减压Sr-CPN植入3个月后,Sr-CPN与CPN相比能够在体内诱导血管和骨组织的生成,并且股骨头的软骨下骨没有发生进一步破坏。结论:Sr-CPN具备良好的注射性能、抗溃散性能和合适的固化时间,可以满足临床微创手术的操作要求。力学实验表明Sr-CPN具有较高的抗压强度,有限元模拟证实Sr-CPN在股骨头坏死髓芯减压后植入能够对股骨头坏死区域形成力学支撑,防止软骨面进一步塌陷。体内体外研究证实Sr-CPN与CPN相比具有更好的促成骨和诱导血管生成的双重作用,兔股骨头坏死髓芯减压后材料植入的研究证实Sr-CPN可以促进股骨头坏死区域血管化骨再生,并保护软骨下骨免受破坏。上述结果显示Sr-CPN有望成为一种用于股骨头坏死早期治疗新型修复材料。