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目的:骨-软骨缺损是一种常见的骨关节炎表现,由于关节软骨再生困难,目前的治疗效果均不理想。水凝胶材料具有良好的生物相容性、可降解性和合适的孔隙结构等特点,是一类具有潜力的关节软骨缺损修复材料。然而现有水凝胶材料在关节腔湿组织内的粘附性差、缺乏自愈合性能和形状自适应性,无法适应骨-软骨缺损的形状和关节活动时的应力变化。基于本实验室前期研究结果,发现将硝酸钙和Waxy淀粉交联可以获得三维网络结构的淀粉水凝胶,并且硅酸钙溶出液可以促进软骨细胞增殖。因此,本研究拟制备出一种新型含硅酸钙淀粉水凝胶,表征分析含硅酸钙淀粉水凝胶的结构与性能,并研究该水凝胶对软骨细胞的生物学性能影响和在大鼠膝关节骨-软骨缺损中的修复效果。方法:本文首先制备含硅酸钙淀粉水凝胶,通过测试流变学性能、可注射性和降解性对含硅酸钙淀粉水凝胶材料进行表征。建立猪-骨软骨缺损的运动离体模型,注射含硅酸钙淀粉水凝胶后应用万能力学试验机进行周期性运动离体实验,观察该水凝胶的粘附性和稳定性。在无菌条件下分离幼年大鼠膝关节软骨细胞,进行大鼠软骨细胞的传代培养。并提取含硅酸钙淀粉水凝胶的浸提液,通过CCK-8细胞增殖测试和细胞Live/Dead染色方法测定其对大鼠软骨的细胞毒性,并通过PCR技术来测试含硅酸钙淀粉水凝胶对软骨细胞相关基因表达的影响。在体内实验中,建立大鼠膝关节骨-软骨缺损模型,并通过局部注射含硅酸钙淀粉水凝胶进行干预。在2周、4周和6周时分别处死大鼠,取大鼠膝关节标本行宏观、组织学染色评估和分析。结果:含硅酸钙淀粉水凝胶是一种具有可注射性、可降解性和自愈合性能的粘弹性水凝胶材料。在PBS溶液中浸泡10天后,含硅酸钙淀粉水凝胶可降解38%;同时在15 N外力下即可从22 G针头中推注出。利用猪膝关节进行的运动离体模型研究发现,含硅酸钙淀粉水凝胶的力学自适应性可以有效地填充骨-软骨缺损,即使在数百次运动循环后也可粘附在软骨表面并且保持稳定性。体外细胞实验表明,0.1 g/mL含硅酸钙淀粉水凝胶的浸提液对软骨细胞增殖没有影响,同时含硅酸钙淀粉水凝胶浸提液可以促进大鼠软骨细胞Ⅱ型胶原基因和SOX-9基因的表达。体内动物实验发现,虽然2周时含硅酸钙淀粉水凝胶组修复大鼠膝部骨-软骨缺损的效果与空白组无显著性差异,但4周和6周时可观察到含硅酸钙淀粉水凝胶组的宏观评分(4w:10.6±0.530,6w:11.4±0.530),均要高于空白对照组(4w:8.3±0.530,6w:10.8±0.177)、硅酸钙溶液组(4w:9.7±0.354,6w:9.8±0.177)、淀粉水凝胶组(4w:9±0.354,6w:10.7±0.354)及透明质酸组(4w:9.5 ± 0.354,6w:10.1±0.177),同时 4 周和 6 周时含硅酸钙淀粉水凝胶组的组织学评分(4w:13.5±0.621,6w:14.5±0.522)也均高于空白对照组(4w:11±0.937,6w:12.5±0.853)、硅酸钙溶液组(4w:11±0.937,6w:12±1.029)、淀粉水凝胶组(4w:12.5±1.044,6w:12.5±0.900)、透明质酸组(4w:13±0.834,6w:13.5±0.754),除此之外,组织学染色研究显示含硅酸钙淀粉水凝胶可促进软骨细胞外基质的分泌,加速大鼠软骨缺损的修复。结论:本论文开发了一种含硅酸钙淀粉水凝胶并研究其在骨-软骨缺损修复中的作用。含硅酸钙淀粉水凝胶容易制备,具有良好的生物相容性、可降解性和可注射性,同时具有自愈合性和力学自适应性。含硅酸钙淀粉水凝胶可以粘附在骨-软骨缺损处对缺损软骨创面形成保护层。同时通过硅酸钙离子的生物学效应可以促进软骨细胞外基质Ⅱ型胶原和糖蛋白的分泌,进而实现对骨-软骨缺损的修复。含硅酸钙淀粉水凝胶在修复骨-软骨缺损方面展示出潜在的应用价值,可望为膝骨-软骨疾病的注射治疗提供一种新思路。