仿生类椎骨能为椎骨损伤提供个性化的修复、替换功能作用,如何仿制高度不规则的椎骨形态以及类椎骨制备材料的优化,一直是需要深入探讨的问题。本研究中以真实的小鼠椎骨为原型,采用了三维重构及3D打印技术构建个性化椎骨模型,并通过构建脱细胞脱钙椎骨支架与种子细胞共培养体系,探讨仿生类椎骨模型的进一步优化。首先,以ICR小鼠为研究对象,解剖观察小鼠的椎骨形态。本实验中的模型小鼠椎骨由7块颈椎,13块胸椎,6块腰椎和27块尾椎组成,其都是不规则骨形态。选取小鼠第2腰椎,通过石蜡包埋,连续组织切片和HE染色对组织结构进行分析,其形态包括横突、横突孔、棘突和椎体等特征性结构。将实验中所得的413张连续组织切片进行显微拍照,再用Photoshop CS6、Image Pro Plus软件对图像进行拼接、灰度处理和图像配准处理。通过3D-Doctor软件对椎骨组织进行轮廓的勾勒,重构得到椎骨的三维立体结果。数据分析表明,模型体积为3.6mm~3,表面积为138.8mm~2,模型的长宽高分别为5.3mm、4.7mm和3.7mm,这与原椎骨大小基本一致。然后,采用3D打印技术制备出椎骨的实物模型,比较用PLA和ABS两种材料打印的结果,发现以PLA材料制备的模型更加接近于真实椎骨。进一步研究含细胞的类椎骨模型。取第2-4腰椎椎骨进行脱细胞脱钙处理,制备的椎骨支架接种成骨种子细胞共培养。成骨种子细胞是从ICR小鼠的股骨和胫骨中提取收集,将提取的骨髓间充质干细胞(BMSCs)进行传代培养和成骨诱导分化,然后接种至椎骨支架。研究结果表明,椎骨脱钙脱细胞材料对BMSCs细胞无细胞毒性作用,不影响细胞的形态与增殖分化能力。同时,细胞能黏附于支架之上,且支架的三维多孔结构适合细胞间的相互作用。通过本课题的探究,我们得到了椎骨个性化模型三维重建及3D打印的方法,并证明脱细胞脱钙支架能作为仿生类椎骨的研究支架。本研究结果为进一步探讨仿生类椎骨的建立提供了模型重建的技术路线,并为良好的支架材料奠定了基础。