对于肿瘤性骨缺损的治疗,开发一种兼具骨缺损修复和术后辅助治疗肿瘤的双功能生物材料具有重要意义。由于光疗在肿瘤治疗上具有疗效高、副作用小、靶向性强的优势,我们团队早期开发了具有光热效应的生物活性骨肿瘤治疗支架,主要是通过二维材料（石墨烯,二硫化钼等）在支架表面进行修饰,但这些二维材料的引入可能导致降解性不可控的问题。考虑到Ca-Si基生物活性材料的降解性和骨修复能力,我们设想制备具有光热性能的Ca-Si基生物活性材料用于术后肿瘤性骨缺损的治疗。本论文针对骨肿瘤的种类以及所处位置的不同,设计了活性元素诱导的光热功能化生物活性玻璃陶瓷支架,担载光敏剂二氢卟吩e6（Ce6）的Mn掺杂介孔玻璃（MBG）以及含Co硬硅钙石纳米线复合水凝胶支架三种材料体系分别用于骨肉瘤和软骨肉瘤术后造成的肿瘤性骨缺损的治疗,并在体内和体外评估了上述生物活性材料的抗肿瘤效果;同时,对上述三种材料的成骨活性也进行了评估。具体结论如下:1.基于过渡金属氧属化合物纳米材料均具有优良的光热性能,我们通过溶胶-凝胶法制备了活性元素（Cu、Fe、Mn、Co）掺杂的生物活性玻璃粉体。利用3D打印将粉体制备成生物活性玻璃陶瓷（BGC）支架。在808 nm的激光照射下,发现活性元素掺杂的支架都具有光热效应,而纯的BGC支架并没有光热性能。通过调整掺杂活性元素的种类、含量和激光功率密度,可以有效地控制玻璃陶瓷支架的光热性能。在808 nm激光照射下,5Cu-BGC、5Fe-BGC和5Mn-BGC支架在体外和体内均具有抗肿瘤效果。同时,5Fe-BGC和5Mn-BGC支架支持r BMSCs的粘附和增殖,并上调r BMSCs的成骨相关基因（OCN、BSP、BMP2、OPN、ALP）的表达水平。上述实验结果表明,相比其他元素掺杂支架,5Fe-BGC和5Mn-BGC支架在骨肉瘤性骨缺损的治疗方面具有应用前景。该研究一方面利用了微量元素的光热效应,另外一方面借助了微量元素的生物活性,这对于制备双功能的生物活性支架具有重要的意义。2.考虑到热疗过程中肿瘤细胞内的热休克蛋白会扩增,为了进一步提高骨肉瘤的治疗效果,我们将光热疗法与光动力疗法相结合用于骨肉瘤性骨缺损的增强治疗。为了达到上述治疗目的,我们制备了一种808 nm激光触发的智能生物活性材料,即:担载Ce6的Mn掺杂介孔玻璃（5Mn-MBG/Ce6）。通过蒸发诱导的自组装法（EISA）制备的Mn掺杂介孔玻璃（5Mn-MBG）具有优良的光热性能和高的比表面积,这有利于Ce6的担载和缓释。此外,5Mn-MBG/Ce6的光热效应可调控Ce6的释放,也增强了骨肉瘤细胞对Ce6的摄取。在体外和体内抗肿瘤实验中,热疗均可以增强光动力治疗进而达到比单一光疗更好的骨肉瘤治疗效果。同时,5Mn-MBG/Ce6颗粒具有良好的生物活性,可在体内诱导新生骨组织的长入。智能生物活性材料5Mn-MBG/Ce6为骨肉瘤性骨缺损的增强治疗和骨缺损修复提供了新的思路。3.基于软骨肉瘤会累及骨和软骨的特点,设计了以水凝胶为基底材料的兼具软骨肉瘤治疗与骨-软骨修复能力的多功能支架。利用3D打印制备了不同钴掺杂硬硅钙石纳米线复合水凝胶的支架（CS-PVA-0Co、CS-PVA-5Co）。在808 nm激光照射下,CS-PVA-5Co-13.4%和CS-PVA-5Co-16.2%支架组的人软骨肉瘤细胞存活率都低于2%。同时,在水凝胶中包封纳米线能明显改善r BMSCs和软骨细胞在水凝胶支架上的粘附和铺展。钴掺杂硬硅钙石纳米线复合水凝胶支架有望为软骨肉瘤的术后辅助治疗提供新的治疗策略。总之,我们在传统的骨修复材料中引入活性元素赋予其光热效应,从而实现骨肿瘤治疗与骨缺损修复的双功能。活性元素诱导的双功能Ca-Si基生物活性材料弥补了传统光热试剂在组织工程领域的不足。基于骨肿瘤累及位置与其种类有关的特点,我们设计了三种不同的光热功能化Ca-Si基生物活性材料,分别应用于骨肉瘤和软骨肉瘤导致的肿瘤性骨缺损的治疗。本论文中双功能Ca-Si基生物活性材料的研究为创建骨肿瘤术后治疗通用平台,提供了简单且有效的设计思路。