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第一部分摩擦纳米发电机对衰老骨髓间充质干细胞功能的影响目的:探究TENG对衰老BMSCs成骨分化和促成血管功能的调控作用。方法:采用独立层模式构建四层结构组成的TENG,在0.5、1.0、1.5和2.0 Hz的振动频率下检测输出电流值,设定1.5Hz的震动频率,在不同的电流大小刺激下检测细胞增殖情况。Western blotting和RT-PCR检测年轻组、衰老组和衰老+TENG组的BMSCs中RUNX2、OCN、COL1a表达情况。茜素红染色和碱性磷酸酶染色检测不同组BMSCs成骨分化能力。HUVEC小管形成实验检测TENG处理的BMSCs对HUVEC成血管的影响。结果:TENG在不同的的振动频率下可以保持稳定的～86μA电流输出,1.5Hz的震动频率下,30μA刺激下的细胞增殖效果最佳。衰老的骨BMSCs中Col1a、Runx-2、OCN等基因表达降低,TENG能够上调衰老BMSCs中Col1a、Runx-2、OCN等基因表达表达水平。衰老的BMSCs中钙结节减少、碱性磷酸酶活性降低,TENG使衰老BMSCs产生的钙结节增加、碱性磷酸酶活性升高。衰老的BMSCs促成管能力下降,TENG使BMSCs的促HUVEC小管形成能力增强。结论:TENG能够增强衰老BMSCs成骨分化的能力,TENG使衰老BMSCs的促HUVEC小管形成能力增强,从而恢复衰老BMSCs的生物学功能。第二部分机械敏感离子通道Piezo1在摩擦纳米发电机介导的成骨成血管中的作用目的:探讨机械敏感离子通道Piezo1在TENG介导的成骨成血管中的作用机制,以及TENG调控衰老BMSCs功能恢复的机制。方法:Western blotting和RT-PCR检测年轻组、衰老组和衰老+TENG组的BMSCs中Piezo1和HIF-1α表达差异,RT-PCR检测EDN1的表达情况,ELISA检测不同组BMSCs分泌EDN1的情况。采用Ca2+荧光探针Fluo-4AM检测不同组BMSCs胞质内Ca2+浓度差异。免疫荧光检测不同组BMSCs中Piezo1表达情况。采用Piezo1的siRNA干扰后,采用Western blotting、RT-PCR和ELISA检测HIF-1α、成骨（Col1a、Runx-2、OCN）和促成管（EDN1）相关基因的表达情况。采用HIF-1α的siRNA干扰、Piezo1激动剂以及TENG处理后,采用Western blotting、RT-PCR和ELISA检测成骨（Col1a、Runx-2、OCN）和促成管（EDN1）相关基因的表达情况。结果:衰老的BMSCs中Piezo1及HIF-1α的表达较年轻组低,TENG能够增加衰老BMSCs中Piezo1及HIF-1α的表达,促进EDN1的分泌。衰老的BMSCs中胞内Ca2+浓度较低,TENG使衰老BMSCs中胞内Ca2+浓度升高。免疫荧光显示衰老的BMSCs中Piezo1表达偏低,TENG促进Piezo1的表达。si-Piezo1转染能够抑制TENG介导的HIF-1α、成骨相关和促成管基因的表达。si-HIF-1α转染能够抑制TENG介导的成骨和促成管基因的表达,以及抑制Piezo1激动剂Yoda1介导的成骨和促成管基因的表达。结论:TENG不仅能够促进Piezo1的表达,还可以激活Piezo1通道蛋白的开放,并且依赖于Piezo1以恢复衰老BMSCs成骨和促成管能力。第三部分机械敏感离子通道Piezo1调控衰老骨髓间充质干细胞的生物学功能目的:探讨机械敏感离子通道Piezo1在调控衰老骨髓间充质干细胞的生物学功能中的作用及其机制。方法:按照不同的处理方式,将衰老BMSCs分为三组,分别为衰老组、衰老+Yoda1处理组和衰老+TENG+GsMTx4,使用Western blotting、RT-PCR和ELISA检测衰老BMSCs中Runx-2、OCN、Col1a和HIF1α表达水平,以及促成血管因子EDN1分泌情况。采用Ca2+荧光探针Fluo-4AM检测不同组衰老BMSCs胞质内Ca2+浓度差异。茜素红染色和碱性磷酸酶染色检测不同组衰老BMSCs成骨分化能力。免疫荧光检测不同组衰老BMSCs中HIF-1α表达情况。HUVEC小管形成实验检测不同处理组的衰老BMSCs对HUVEC成血管的影响。结果:Piezo1激动剂Yoda1促进衰老BMSCs中HIF-1α、成骨（Col1a、Runx-2、OCN）和促成管（EDN1）的表达,以及EDN1的分泌。Piezo1抑制剂GsMTx4能够抑制TENG介导的衰老BMSCs成骨和促成管能力。Yoda1使BMSCs中胞内Ca2+浓度升高,GsMTx4抑制TENG介导的衰老BMSCs中Piezo1通道蛋白的开放,胞内Ca2+浓度未见明显变化。Yoda1使衰老BMSCs产生的钙结节增加、碱性磷酸酶活性升高,GsMTx4抑制TENG介导的衰老BMSCs成骨分化的能力。Yoda1使衰老BMSCs中HIF-1α表达升高,GsMTx4抑制TENG介导的衰老BMSCs中HIF-1α表达升高。Yoda1使BMSCs的促HUVEC小管形成能力增强,GsMTx4抑制TENG介导的衰老BMSCs促成管能力增强。结论:Piezo1在恢复衰老BMSCs的生物学功能中发挥关键作用,激活Piezo1能够恢复衰老BMSCs的生物学功能。进一步验证TENG介导的衰老BMSCs功能增强,依赖于Piezo1离子通道的激活。第四部分机械敏感离子通道Piezo1参与摩擦纳米发电机介导的骨缺损修复中的作用目的:探究TENG介导的衰老BMSCs在体内骨缺损修复中的作用,以及机械敏感离子通道Piezo1在TENG介导骨缺损修复中作用机制。方法:按照不同的处理方式,将体内实验分为四组,分别为年轻组、衰老组、衰老+TENG处理组和衰老+TENG+siPiezo1处理组。构建大鼠颅骨骨缺损动物模型,使用海藻酸钠凝胶负载处理过的BMSCs用来修复颅骨骨缺损。在术后4周和8周,使用Micro-CT检测大鼠颅骨骨缺损部位的成骨情况,包括新生骨组织体积占比、骨密度、骨小梁数目,并使用苏木精-伊红染色观察新生骨组织情况。采用CD31染色观察大鼠颅骨骨缺损部位新生血管情况。结果:衰老BMSCs的骨缺损修复能力低于年轻组,TENG能够增强衰老BMSCs的骨缺损修复能力,并且siPiezo1抑制TENG介导的衰老BMSCs的骨缺损修复功能。衰老BMSCs组新生骨少于年轻组,TENG使衰老BMSCs的新生骨组织增多,并且siPiezo1抑制TENG介导的衰老BMSCs的新生骨增多。衰老BMSCs组新生血管少于年轻组,TENG使衰老BMSCs的新生血管增多,siPiezo1抑制TENG介导的衰老BMSCs的新生血管增多。结论:衰老BMSCs的骨缺损修复能力降低,TENG能够促进衰老BMSCs骨缺损修复能力,并依赖于Piezo1离子通道的激活。