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第一部分可注射磁性骨水泥的合成和性能表征研究目的:合成四氧化三铁（Fe3O4）复合石墨烯（Graphene oxide,GO）的纳米复合材料（Fe3O4/GO）,以不同比例与α-磷酸三钙（α-Tricalcium phosphate,α-TCP）/硫酸钙（Calcium sulfate,CS）双相骨水泥（α-TCP/CS,αC）进行混合,制备合成不同比例的磁性骨水泥（α-TCP/CS/Fe3O4/GO,αCFG）,并进行表征测试。方法:通过水热反应制备Fe3O4氧化石墨烯纳米复合材料（Fe3O4/GO）,分别以5%,10%和15%wt质量百分数与α-TCP/CS双相骨水泥充分混合,与2.5%Na2HPO4液相混合凝固、制模、固定、干燥后得到不同Fe3O4/GO比例的αC-5FG、αC-10FG及αC-15FG圆柱状复合材料样品。通过表面扫描电镜（SEM）观察及元素分析、X射线衍射分析（XRD）、抗压强度,凝固时间及可注射性测试等检测骨水泥表征特性。采用Tris-HCl缓冲溶液浸泡水泥材料进行体外离子释放和降解实验。使用磁性能测量系统（Magnetic Property Measurement System,MMPS）测量骨水泥样品的磁滞曲线,并测量不同Fe3O4/GO含量的磁性骨水泥在不同交变磁场和干燥/湿润环境下的温度随时间变化曲线。结果:在SEM上可以清楚地看到缺钙羟基磷灰石（Calcium deficient hydroxyapatite,CDHA）和硫酸钙等在骨水泥中的微晶,元素图谱分布表明Fe3O4/GO在αCFG骨水泥中分布良好。XRD分析发现Fe3O4/GO组分对凝固过程中水泥的相变影响较小。离子释放实验结果表明所有骨水泥中的Ca2+离子浓度在开始的7天内迅速增加,随后下降趋于平稳。随着Fe3O4/GO含量的增加,同时期铁离子释放的浓度也较高,同时骨水泥材料的降解速率增加,其中,与其他组相比,αC-15FG骨水泥表现出最显著的重量损失,而αC,αCG和不同含量Fe3O4/GO的αCFG水泥注射性能,初始凝固时间等没有显着差异。αC水泥组的抗压强度（14.73±0.75MPa）比其他组强（p＆lt;0.001）,αC-5FG的抗压强度（12.91±0.38 MPa）与αC-10FG（10.33±0.5 MPa）和αC-15FG（6.25±0.28 MPa）骨水泥组有明显差异,表明水泥的抗压强度随Fe3O4/GO含量的增加而降低。掺入Fe3O4/GO复合材料的骨水泥的磁滞曲线类似于“S”,并且随着Fe3O4/GO含量的增加,骨水泥的磁性能也增加。在体外磁场相同的情况下,αCFG水泥的磁热温度随Fe3O4/GO含量的增加而升高;Fe3O4/GO含量相同的情况下,αCFG水泥的温度随体外磁场强度的增大而增加,表明可以通过控制Fe3O4/GO含量和磁场强度灵活控制αCFG水泥的磁热性质。结论:Fe3O4/GO组分对水泥凝固过程相变的影响较小。αC,αCG和αCFG水泥注射性能良好。含有Fe3O4的磁性骨水泥αCFG表现出优异的磁热效应。向αC水泥中掺入GO和Fe3O4/GO对其力学性能有显著影响,但仍能保持优良的力学性能,是一种新型可降解磁性骨水泥。第二部分细胞实验研究αCFG骨水泥的肿瘤细胞杀伤能力与体外成骨作用目的:从细胞层面探究磁性可注射骨水泥通过温度选择性杀死肿瘤细胞的能力与体外促成骨作用。方法:将143b骨肉瘤细胞和原代骨髓间充质干细胞（Rat bone mesenchymal stem cells,r BMSCs）接种在12孔板中,将αC-10FG骨水泥薄片轻轻放在孔中,红外热像仪监测下通过控制交变磁场（Alternating magnetic field,AMF）的强度分别将骨水泥加热到41℃、43℃和45℃并维持10分钟,之后去除水泥样品并加入培养基培养分别培养1,2,3d后进行活死细胞染色。根据国际标准制备不同组分骨水泥的浸提液用于干预培养r BMSCs,通过CCK-8测定细胞的活力。通过实时定量PCR（q RT-PCR）检测相关成骨基因（RUNX2,OPN,OCN和BMP-2）表达,用茜素红染色比较不同组分的骨水泥浸提液对r BMSCs细胞矿化的影响。将r BMSCs接种到αC,αCG和αCFG骨水泥薄片上培养7天后,分别使用FITC和DAPI对细胞骨架和细胞核进行染色,使用共聚焦激光扫描显微镜观察细胞在水泥样品上的粘附和生长状态。结果:通过AMF控制αCFG骨水泥温度在43-45°C时,143b细胞的存活率明显低于正常对照组,r BMSC没有太大差异。CCK-8分析表明含有高浓度200mg/m L的浸提液的αC和αCG组与对照组相比,显示出一定程度的细胞毒性,但αCFG骨水泥的离子提取物的所有浓度梯度都未表现出明显的细胞毒性。茜素红染色结果表明αCFG组比其他组有更多的矿化结节。成骨基因表达的结果表明,随着培养时间的延长,αC-10FG骨水泥样品中r BMSCs的成骨相关基因表达明显高于αC和αCG。通过共聚焦观察到无论是否有AMF磁场干预的情况下,r BMSCs在αCFG骨水泥样品上的分布和粘附都优于其他对照组。结论:αCFG骨水泥可通过AMF诱导的高温在体外有效地消融肿瘤细胞,同时,αCFG骨水泥可促进r BMSCs的附着,增殖和成骨分化。第三部分动物水平研究αCFG骨水泥对肿瘤组织的杀伤能力与成骨作用目的:通过裸鼠皮下荷瘤模型与大鼠颅骨缺损模型探究αCFG支架通过温度选择性杀死肿瘤细胞的能力与体内促成骨的作用方法:将143b骨肉瘤细胞注射到裸鼠的背部,待成瘤后将水泥样品植入肿瘤中心,在吸入麻醉下将裸鼠置于交变磁场中,并通过FLIR红外热像仪进行实时监测,每隔一天测量并记录肿瘤体积,第14天处死小鼠并收集肿瘤和肺组织用于H＆E染色。将24只SD大鼠分别进行直径4 mm的颅骨全层缺损造模,根据植入材料的不同和是否磁场干预分成四组:αC、αCG、αCFG和αCFG+AMF组。AMF组隔一天干预一次每次维持10min直到第14d。8周后处死大鼠收集颅骨组织,micro CT扫描颅骨标本并进行三维重建分析,然后通过H＆E和Masson染色进行病理分析,用软件对新骨形成的百分比进行定量分析。结果:植入αCFG骨水泥的肿瘤在250 Gs AMF强度时可迅速升高至约50°C,αCFG+AMF组肿瘤体积明显小于没有AMF的骨水泥组的肿瘤体积。在治疗后第14天处死小鼠,H＆E染色结果表明,αCFG+AMF组中可见明显大面积的肿瘤坏死及显著减少的肺转移结节数。大鼠颅骨Micro-CT分析的结果表明,αCFG组和αCFG+AMF组骨体积与组织体积之比（BV/TV）分别为18.1%和17.6%,这些显着高于对照组（αC和αCG）。H＆E和Masson染色的结果表明,αCFG骨水泥上有更多的新骨组织和胶原纤维沉积,也就是说αCFG骨水泥中定量分析的新骨面积明显高于裸露的αC和αCG骨水泥。结论:αCFG骨水泥可通过AMF诱导的高温有效地在体内消融肿瘤细胞抑制肿瘤的生长和肺转移,并可以在体内诱导和促进新骨再生。