由创伤骨折、先天性疾病、肿瘤等所造成的骨组织缺损,成为困扰人类健康的难题之一。骨移植已成为当今临床仅次于输血的需求量最大的移植物,且有逐年增加的趋势。目前,临床应用的骨修复材料都存在一定的问题,不能完全解决临床对骨材料的巨大需求。低分子透明质酸具有促进创伤愈合和促血管生成的特性,基于此,本课题通过仿生天然骨基质主要成分和微结构,首次利用促血管化的透明质酸寡糖修饰胶原蛋白,将其作为调制钙磷盐矿化的分子模板,在体外模拟生物矿化过程,分级组装出糖基化修饰的矿化胶原骨修复材料,通过静电纺丝成型,制备组分、结构和功能接近于天然骨的骨修复材料,评价该骨材料与PIEC和MC3T3-E1的细胞相容性,以开发具有促血管化的优良骨修复材料。主要工作如下:(1)通过EDC/NHS交联和还原胺化两种方法,将自制的透明质酸寡糖修饰胶原蛋白。根据透明质酸HA分子量不同,EDC/NHS交联得到产物的透明质酸含量约在1.18-4%,还原胺化反应得到产物的透明质酸含量在0.91%-5.27%。考虑到后续矿化和成型的便利性,后续实验选用了还原胺化反应制备糖基化胶原作为矿化分子模板。(2)利用生物矿化和自组装原理,以糖基化胶原为模板,通过提供Ca2+、P043-及合适矿化条件制备了透明质酸寡糖修饰的矿化胶原骨材料,FTIR分析表明Col/oHAs、Col/HA、Col通过羧基或羰基与Ca2+的配位提供成核位点,从而引发矿化及钙磷盐的沉积,XRD衍射和TEM形貌表明矿化形成了纳米羟基磷灰石晶体,材料的SEM、TEM形貌也说明该体外矿化体系实现了糖基化胶原的矿化,并形成具有取向排列的矿化胶原纤维束,该结构类似于天然骨的微观结构。(3)以胶原蛋白或聚乳酸作为成型剂,利用静电纺丝制备了糖基化矿化胶原多孔纳米纤维,该法成型的材料呈多孔纳米纤维形态,孔隙率高,可在一定程度上仿生胞外基质。(4)在纤维材料上培养内皮细胞PIEC,初步评价糖基化矿化胶原的生物活性。细胞的SEM形貌显示PIEC在各矿化纤维上均能很好地黏附、伸展,维持正常生长状态,且细胞间联系紧密,另外可观察到部分细胞有向纤维内部迁移生长的现象,说明这些材料利于细胞的立体迁移。增殖结果显示,PIEC在Col/HA/HAP及Col/oHAs/HAP上的增殖能力相对好于Col/HAP,SEM观察发现在寡糖及HA-5K材料部分区域有PIEC成片生长的现象,而在Col/HAP中未发现此情况,进一步说明在矿化材料中通过oHAs或HA-5K修饰对内皮细胞的增殖有一定促进作用,优化提高材料的透明质酸寡糖量有望实现更明显地促进PIEC增殖的趋势。(5)在材料上种植MC3T3-E1,研究糖基化矿化胶原对细胞的生长影响,初步评估了材料的成骨性能。SEM形貌分析表明MC3T3-E1在Col/HAP、Col/oHAs/HAP、Col/HA/HAP上均能很好地黏附、伸展,呈现良好的生长形态,除了能形成伪足与材料紧密贴附作用良好外,细胞间也相互连接利于增殖、分化及信号传递。相比未经透明质酸修饰的材料,糖基化材料能明显促进MC3T3-E1立体迁移,尤其以透明质酸寡糖修饰的矿化胶原突出。另外增殖实验显示寡糖修饰材料更利于MC3T3-E1的增殖。Col I、OCN相关基因及ALP蛋白的检测表明糖基化矿化纤维能满足成骨细胞生理功能的需求,推测寡糖修饰的矿化纤维可能有利于MC3T3-E1细胞向成骨细胞分化及基质分泌。本课题探讨的透明质酸寡糖修饰仿生骨修复材料及其生物相容性研究是构建优良骨修复材料的前期重要工作,经后期完善将有望通过促血管生成及良好的成骨性能来提高骨缺损有效修复及重建的效果,这也可能为体外构建血管化的组织支架提供新的研究模式。