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目的:1、逆转录病毒法构建人诱导多能干细胞（hiPSCs）体系;2、hiPSCs定向分化为间充质干细胞（iPS-MSCs）,并进行生物学鉴定;3、添加造孔剂高温烧结法制备二氧化锆和羟基磷灰石（HA/ZrO2）梯度复合多孔生物泡沫陶瓷材料,并对HA/ZrO2材料的生物相容性进行检测;4、iPS-MSCs复合HA/ZrO2进行体外成骨分化,构建组织工程骨。方法:1、原代培养人尿液细胞（UC）,通过逆转入病毒介导的感染系统把OCT4,SOX2,C-MYC,KLF4四个外源转录因子导入人UC中,把UC重编程为hiPSCs。通过形态观察、碱性磷酸酶活性染色、特异性蛋白免疫荧光鉴定、内源多能性基因相对表达量检测、外源重编程基因插入鉴定、体外拟胚体（EB）分化检测、畸胎瘤形成的研究鉴定获得的hiPSCs。2、a:术中抽取人骨髓,采用密度梯度离心的方法分离得到人骨髓间充质干细胞（hBMSCs）。b:把hiPSCs接种到Matrigel上,通过添加小分子化合物SB431542的方法,获得稳定、均一的具有MSCs形态的细胞。对比hBMSCs,利用免疫荧光染色,流式细胞仪检测,成骨、成脂、成软骨分化鉴定分化而来的类间充质细胞。3、根据需求,设计和制备出相应的HA/ZrO2梯度复合多孔生物泡沫陶瓷材料,扫描电镜（SEM）分别观察HA/ZrO2、iPS-MSCs和hBMSCs复合HA/ZrO2的生长形貌。流式细胞术检测iPS-MSCs 和 iPS-MSCs+HA/ZrO2 浸提组,及 BMSCs 和 BMSCs+HA/ZrO2 浸提组细胞周期,CCK-8法对比检测细胞增殖情况。4、采用含10%FBS,100nM地塞米松,10mM β-甘油磷酸钠,50μg/ml抗坏血酸的a-MEM成骨分化培养基,通过茜素红染色、钙结节定量分析,成骨相关基因的荧光定量分析,观察、比较iPS-MSCs和BMSCs分别复合HA/ZrO2体外骨分化能力。结果:1、病毒感染尿液细胞22-30天后,显微镜镜下可见与人胚胎干细胞（hESCs）相似的克隆,AP染色成紫红色;免疫荧光检测人胚胎干细胞阶段特异性胚胎抗原3（SSEA3）,高分子量糖蛋白TRA-1-60（s）和TRA-1-81,胚胎干细胞转录因子OCT4,SOX2,NANOG均呈阳性;内源多能性基因OCT4,SOX2,NANOG,REX1同hESC细胞系H1类似,相比于UC,都高表达;RT-PCR扩增OCT4,SOX2,C-MYC,KLF4四个基因,凝胶电泳显示重编程基因均整合到了 iPS细胞当中;体外hiPSCs分化得到悬浮的球状拟胚体,qPCR检测拟胚体,同时表达内胚层基因AFP、GATA4,中胚层基因MEX1、TBX1,外胚层基因PAX6,SOX1,低表达内源多能性基因OCT4,NANOG;iPSC移植到NOD-SCID小鼠体内10周后形成畸胎瘤,HE染色可见内、中、外三个胚层组织细胞。2、免疫荧光染色显示iPS-MSCs和BMSCs一样,不表达iPSC特异性因子OCT4,外胚层标志Nestin,表达中胚层标志波形蛋白（Vimentin）和CD44;流式细胞仪检测MSC阳性表面标志物CD44、CD73、CD105、CD90,iPS-MSCs显示为:99.8%、99.9%、100%、99.9%;BMSCs 为:100%、100%、99.2%、98.1%;iPSCs 为:0.4%、0.3%、0.1%、100%。MSC 阴性表面标志物 CD14、CD19、CD34、CD45、HLA-DR,iPS-MSCs显示:0.8%、0.3%、0.4%、0.6%、0.8%;BMSCs 为:0.3%、0.4%、0.5%、0.2%、2.1%;iPSCs为:0.2%、0.2%、0.3%、0.0%、0.0%。成骨、成脂、成软骨分化21天分别作茜素红染色、油红O染色、阿尔新蓝染色,呈阳性,说明得到具有类似BMSCs形态和功能的iPS-MSCs。3、SEM观察,可见HA/ZrO2表面呈均匀光滑的短圆形颗粒状,iPS-MSCs和BMSCs能很好的在其表面粘附、增殖、爬行;CCK-8实验显示iPS-MSCs和BMSCs在材料浸提液1、4、7的培养和常规培养液中培养无统计学差异（P＞0.05）;流式细胞术对四组细胞周期检测显示,浸提组和正常培养液组细胞周期无明显差异。以上表明HA/ZrO2作为骨组织工程支架材料具有良好的生物相容性。4、对iPS-MSCs和BMSCs分别复合HA/ZrO2成骨诱导7天、14天、21天茜素红染色观察显示,茜素红染色颜色越来越深,说明随着时间增加,材料上的钙结节形成越来越多,同时反映材料对细胞有良好的骨诱导作用,钙结节定量分析显示两种细胞形成的钙含量无明显的区别。比较7天、14天、21天两组细胞成骨分化相关基因COL1a1、Runx2、ALP、OCN表达,总体都随时间增加呈上升趋势,两组间无明显性差异。结论:iPS-MSCs作为一种新型的种子细胞,可从患者体细胞重编程诱导的iPSCs分化而来,具有获取无创伤,来源充足,免疫原型低,同时有很强的自我更新、增殖和分化能力。以iPS-MSCs作为种子细胞,对比hBMSCs复合HA/ZrO2多孔生物泡沫陶瓷材料构建组织工程骨,具有良好的成骨效应,是骨组织工程理想种子细胞选择。