【摘 要】
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骨缺损严重影响患者生活质量。近些年来,骨组织工程的快速发展为骨缺损的治疗提供了一个全新的思路。其是指将种子细胞种植于添加有成骨活性因子的支架材料上,然后移植于机体缺损部位,协助、促进骨的再生修复。静电纺丝技术因其能够制备纳米结构的纤维支架,为种子细胞提供良好的生长环境,被广泛应用于骨组织工程支架的制备。目前,电纺纳米纤维支架所携载的成骨活性因子多为易失活、价格昂贵的生长因子,且不能刺激响应性调控骨
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骨缺损严重影响患者生活质量。近些年来,骨组织工程的快速发展为骨缺损的治疗提供了一个全新的思路。其是指将种子细胞种植于添加有成骨活性因子的支架材料上,然后移植于机体缺损部位,协助、促进骨的再生修复。静电纺丝技术因其能够制备纳米结构的纤维支架,为种子细胞提供良好的生长环境,被广泛应用于骨组织工程支架的制备。目前,电纺纳米纤维支架所携载的成骨活性因子多为易失活、价格昂贵的生长因子,且不能刺激响应性调控骨组织的再生修复。而在本研究中,我们以聚乳酸为基底材料,引入新兴、光响应纳米材料黑磷（BP）和MXene纳米片,将其与无机骨诱导材料结合,通过静电纺丝工艺制备了兼有光热性能和成骨诱导活性的纳米纤维支架,用于协助骨再生,为刺激响应性工程支架的制备提供依据。具体研究内容及结果如下:（1）BP-CPO NFs的制备及其成骨性能研究本章节中,以聚乳酸为基底材料,利用静电纺丝技术制备了掺杂有过氧化钙（CPO）和BP纳米片的纳米纤维支架（BP-CPO NFs）。其中,CPO与水反应能够提供氧气和钙离子;BP纳米片赋予纳米纤维光热转换性能的同时,能降解生成磷酸根。氧气、钙离子和磷酸根作为诱导因子,协同促进细胞增殖及成骨分化。且在近红外（NIR）激光照射下,加速了BP的降解,进一步促进骨再生。扫描电镜（SEM）、Mapping和光热实验结果表明,成功合成的纳米纤维支架具有良好的光热性能;体外CCK-8和细胞骨架荧光染色实验结果表明,BP-CPO NFs具有良好的细胞相容性,能够促进骨髓间充质干细胞（BMSCs）的增殖、提高细胞活力;体外碱性磷酸酶（ALP）活力测定和茜素红（ARS）染色实验结果表明,其具有优异的、NIR刺激可控的成骨性能;体内皮下异位成骨实验结果进一步证明了其良好的生物相容性及NIR响应的成骨性能。鉴于BP-CPO NFs的光热性能、生物相容性及可控的成骨性能,其能为临床骨缺损及骨组织相关疾病的治疗提供依据。（2）M-@HA NFs的制备及其成骨性能研究本章节中,首先采用生物矿化技术将纳米羟基磷灰石（HA）负载于介孔二氧化硅纳米粒子上,制备矿化二氧化硅纳米粒子（HA-Si O2NPs）,后将其与MXene纳米片和聚乳酸溶液混合,通过静电纺丝工艺制备HA-Si O2NPs/MXene/PLLA NFs纳米纤维（M-@HA NFs）。其中,二氧化硅纳米粒子不仅作为矿物离子(Ca2+、PO43-)的储库,还能供给硅元素;MXene纳米片的引入,不仅赋予了纳米纤维优异的光热性能,还可调控这些矿物元素的释放,以此调节骨再生。TEM、SEM、Mapping及光热实验结果表明,M-@HA NFs成功合成,并具有优异的光热性能;体外细胞相容性实验结果表明,该纳米纤维支架能增强BMSCs的代谢活力,促进细胞增殖;体外成骨实验结果表明,M-@HA NFs具有良好的成骨性能,能够促进BM-SCs成骨分化,并在NIR暴露下,其成骨性能进一步显著提高。鉴于M-@HA NFs的光热性能、细胞相容性及可控的成骨性能,其在骨组织工程及热疗领域有着潜在的应用前景。
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