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临床上由于骨组织炎症、肿瘤或意外因素造成的骨缺损日益突出,传统治疗方法通常是自体骨移植,但由于其来源有限、在异体组织会出现排异反应和引起未知的并发症,并且在大段骨缺损修复方面存在困难,因此组织工程替代骨成为了治疗骨缺损的希望。随着组织工程学和材料学的发展,大量复材料和成型方法被应用于骨缺损修复中。良好的骨缺损修复材料应具有内部结构、一定的机械强度、可降解性、生物相容性、骨诱导性、骨传导性和一定的表面形态学特征。模拟骨组织构建的复合支架修复材料进入大家的视野。本课题组前期研究表明:在胶原中加入凹凸棒石能够有效促进骨髓间充质干细胞向成骨分化和促进骨组织再生,但是最佳的凹凸棒石比例尚不清楚。本研究通过制备含有不同比例ATP的凹凸棒石(ATP)/Ⅰ型胶原(ColⅠ)/聚乙烯醇(PVA)复合支架材料,用于骨缺损修复的研究,对所制备的不同比例材料进行表征、理化特性、生物相容性、骨诱导性、骨缺损修复效果等实验对材料的修复能力进行评价和比较,以挑选出最佳ATP比例含量。具体结果如下:1.不同比例ATP/ColⅠ/PVA复合支架材料的制备与表征及体外成骨诱导性能:在利用冷冻干燥技术所制备的0%-70%ATP复合材料中(以0、1、2、3、4、5、6、7材料组命名),在吸水膨胀率与弹性模量检测中第2、3、4材料组与第0组相比增长显著。CCK-8检测结果显示,复合培养3-5d时,第3组和4组支架材料的细胞增殖率明显增加,与无ATP支架材料相比差异显著(P(27)0.05)。Real-time PCR结果显示,细胞与材料复合培养14d时,3~6材料组Runx-2 mRNA表达量明显上调,与其他组比较差异极显著(P(27)0.01),21d时各组Runx-2 mRNA表达水平均下调,7d和14d时1~4材料组OPN mRNA表达量明显上调,与0组和其他材料相比差异极显著(P(27)0.01),21d时各组OPN mRNA表达量下调,14d和21d时1~4组OC mRNA表达水平与0组和其他组比较明显上调(P(27)0.01),21d时1~6组Osterix mRNA的表达水平与0组比较明显上调,其差异极显著(P(27)0.01),14d 3和4材料组ALP mRNA表达水平与其他组比较明显上调,其差异有统计学意义(P(27)0.01)。2.ATP/ColⅠ/PVA复合支架材料修复兔胫骨骨缺损能力评估:根据支架材料与表征及体外成骨诱导性能的实验结果,选取(0%、20%、30%、40%)比例ATP/ColⅠ/PVA复合支架材料与HA/ColⅠ复合支架材料作为实验组。动物骨缺损模型实验结果证明,所选取的不同比例复合支架材料在生物体内均具有良好的生物相容性,对照组与实验组均为未发现脓肿和炎症反应的发生。Micro CT检测结果表示填入30%ATP比例的ATP/ColⅠ/PVA复合支架材料新生骨量相对于其他组更高。综上所述,所制备的0-70%ATP复合支架材料中,30%ATP材料组表现突出,不仅具有丰富的三维孔道、较强的力学性能和生物相容性,同时具备良好的理化性能和骨诱导修复能力,有望在将来成为一种可以被投入实际应用的骨组织替代材料,为以后含ATP的复合生物支架的研究提供了新的思路和数据。