研究背景:全世界每年有超过1500万人因遭受事故、创伤或者疾病而导致骨折或者骨缺损,骨组织结构连续性中断或完整性遭到破坏。良好复位、充分固定后骨组织自我完成愈合;但是仍有10%的患者因骨缺损范围较大、出现感染等并发症导致骨组织不愈合出现大段骨缺损,致残致畸进而影响患者日常生活、造成沉重社会负担。骨组织工程技术是一门新兴治疗骨缺损疾病的科研技术,旨在通过骨科生物材料、成骨相关细胞以及功能因子协同组合从而实现骨再生,恢复骨组织正常形态学解剖及生物学功能。针对现有各类骨科生物材料自身理化性质存在不足等问题,目前在骨组织工程领域常通过对基底材料进行改性和研发新型生物材料进行攻克。聚醚酰亚胺作为一种理化性能优良、来源广泛、原料制造较廉价的非结晶性特种工程塑料。在生物医学领域,已被证实可用于制备生物混合器官膜、血液透析膜,表现出良好的血液及组织相容性;在骨组织工程研究中,PEI亦已被初步验证具备良好生物相容性,并通过静电纺丝、溶剂浇筑-粒子沥滤技术制备成不规则多孔结构;但关于PEI经3D打印技术制造的规则多孔支架生物相容及成骨诱导性能的探讨尚无人开展。本研究拟通过3D打印技术制备3D-PEI规则多孔支架并研究其生物相容性和诱导BMSCs体外成骨分化能力。研究目的:探讨3D-PEI多孔支架体外生物相容性及诱导BMSCs体外成骨分化能力。研究方法:通过自主研发的高温3D打印机制备规则多孔3D-PEI支架,使用扫描电子显微镜、万能试验机进行材料表征和力学检测,采用骨髓冲洗及全骨髓培养法获取并培养兔源骨髓间充质干细胞(BMSCs),将BMSCs接种于各组材料,采用LIVE/DEAD细胞染色和细胞计数法(CCK-8)分析材料的细胞毒性;细胞黏附和生长形态情况通过荧光染色、扫描电子显微镜进行观察;使用细胞计数法检测各组样品细胞增殖情况;材料诱导BMSCs细胞体外成骨分化能力检测采用碱性磷酸酶(ALP)染色,茜素红染色进行评估。研究结果:本研究通过自主研发的高温3D打印机,采用熔融层级成型的方式成功制备了孔径大小为800μm相通且规则多孔结构3D-PEI支架;经万能实验机检测3D-PEI具备于正常骨松质组织相近的弹性模量及良好的机械性能;细胞毒性试验证实PEI和经两次高温制造的3D-PEI支架均基本无毒,BMSCs在材料表面黏附、增殖状态良好,经电子显微镜观察可见明显细胞伪足生成。碱性磷酸酶染色及茜素红染色结果表明,PEI和3D-PEI均可促进BMSCs成骨分化、钙结节沉积。研究结论:本研究中,运用自主改造研发的高温3D打印机成功制备了聚醚酰亚胺多孔骨组织工程支架(3D-PEI),该支架生物相容性良好、基本无毒,利于BMSCs黏附,多孔结构为细胞增殖提供充足空间,具有体外诱导成骨分化的能力,运用3D打印技术制造PEI规则多孔骨组织工程支架有望成为一种个性化治疗骨缺损的方法。