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骨缺损是临床上常见的疾病之一,自体骨移植是修复骨缺损的金标准,但由于其来源的限制,严重制约了其在临床上的应用。近几年,随着组织工程学和材料学的进步和发展,有望能有效地解决临床上骨缺损修复的瓶颈问题。静电纺丝技术是当前有效的制备组织工程支架材料的方法之一,使用其制备的支架材料具有纳米纤维结构,具有一定的孔隙,有利于物质的交换。淫羊藿苷是传统中药,已明确其具有诱导成骨功能。基于以上原因,本研究利用淫羊藿苷、羟基磷灰石(HA)、胶原(COL)和聚己内酯(PCL),通过静电纺丝技术、冷冻干燥技术和京尼平交联构建载淫羊藿苷药物的CS/Col/PCL/HA复合支架和无负载药物的Col/PCL/HA复合支架,通过系列实验评价该材料对骨缺损修复的效果,以期成为具有自主知识产权的新型骨修复材料。具体包括以下研究内容:1.复合支架的制备及表征:利用Col/PCL/HA材料通过静电纺丝技术构建支架材料的壳层部分;利用Col材料采用冷冻干燥方法制备材料的芯层部分,芯层嵌入壳层经京尼平溶液交联构建复合支架材料。通过材料学相关实验检测支架材料的成分、微观结构、透气性、吸水率、孔隙率;生物力学方法评价材料的力学性能;体外降解方法分析材料的降解程度;体外缓释技术评价载药微球的缓释效果;通过综合实验结果分析,证明构建的复合支架材料符合骨组织工程材料的要求。2.细胞与支架材料复合培养观察:分离大鼠骨髓间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)并传代培养;细胞分别与材料的壳层和芯层支架材料复合培养,复合培养3天、7天、14天时取样并固定,利用扫面电镜、组织学染色(H&E染色)和细胞荧光染色方法观察细胞在材料中的粘附、生长和增殖特性。3.支架材料植入宿主并观察修复骨缺损的效果:复制青紫兰兔胫骨平台缺损(直径0.9cm,深度0.5cm)动物模型,复合支架材料植入缺损处,分别于术后4周、12周和24周时,采用X射线和三维CT重建技术观察成骨效果,处死动物后取材、固定,切片,运用组织学染色(H&E染色和Masson染色)和免疫组织化学方法,综合分析并评价支架材料的降解情况、新生骨形成及对缺损骨修复的效果。研究结果显示:复合支架材料壳层具有纳米纤维结构、良好的物理特性和降解性,芯层具有疏松多孔结构,符合组织工程支架的特性要求;交联后壳层的吸水率和透气率显著高于未交联壳层(P<0.05),交联后壳层的断裂载荷、最大载荷、弹性模量显著高于未交联壳层(P<0.01);材料与细胞复合培养结果显示,细胞可以在材料表面粘附、生长并增殖,支架材料无毒性,且负载药物微球的复合支架细胞数量明显多于无负载药物微球的复合支架;动物实验显示两组支架材料均可以促进损伤区新骨的形成,两组组织学染色比较表明负载药物微球的复合支架的骨修复效果明显好于无负载药物的复合支架,免疫组织化学染色显示负载药物微球的复合支架组12周时碱性磷酸酶(ALP)的表达水平显著高于4周、24周和无负载药物微球的复合支架组,负载药物微球的复合支架组的I型胶原(COL I)、骨钙蛋白(OCN)、骨桥蛋白(OPN)表达水平明显高于无负载药物微球的复合支架组。综上所述,本实验结果表明制备的负载药物微球CS/Col/PCL/HA复合支架具有多孔性、良好的生物相容性、组织诱导性功能和较佳的骨修复效果,通过后续的改进和进一步评价,有望成为具有自主知识产权的骨修复材料。