骨肉瘤患者总体愈后在过去的近40年来无显著提升,其中一个重要原因就是缺乏一个接近骨肉瘤临床特点的动物模型,导致目前对骨肉瘤的发生发展、转移以及免疫逃逸等过程的细胞分子机制了解甚少。与此同时,热疗已成为继传统手术、化疗和放疗之后受到较大关注的新型肿瘤治疗方式之一。微波热消融因其在骨组织中具有特殊优势而越来越多的应用于骨肿瘤的治疗中,但微波热消融治疗骨肿瘤后灭活骨整合速度缓慢,骨折频发,限制了其进一步的推广应用。因此,本研究首先基于骨肉瘤的异质性的特点,通过模型SD大鼠的自身免疫力作为筛选条件,驯化、筛选出具有免疫耐受的UMR-106骨肉瘤细胞株和/或肿瘤块,并在此基础上构建大鼠股骨原位骨肉瘤动物模型。通过模拟临床微波消融治疗骨肿瘤的过程,对消融后灭活骨的再活化修复过程进行系统研究。针对灭活骨再活化的影响因素设计组织工程材料,对设计合成的组织工程材料进行体内外评估,并最终在动物模型体内验证其对灭活骨再活化的促进作用。通过组织工程材料的设计与优化,为临床问题提供可能的解决方案。本研究的主要内容和结论如下:1)骨原位肿瘤模型的构建。选用免疫耐受的UMR-106肿瘤细胞株及组织块,实现了带免疫力的SD大鼠股骨远端原位骨肉瘤模型的构建。并从影像学,组织病理学等方面对模型中肿瘤的生长方式进行评估。通过此种方法构建的原位骨肉瘤动物模型操作简单,成瘤率高且成瘤时间短,两周成瘤率达100%。此骨肉瘤模型具有骨肉瘤的临床特征:骨破坏,骨溶解,肺转移及肿瘤性成骨等表现。因模型动物具有免疫力且为骨原位骨肉瘤,因此更能体现宿主与肿瘤之间的相互作用,肿瘤生长方式更加符合临床骨肉瘤的生长、转移方式,为临床骨肉瘤的分子机制研究,尤其是骨肉瘤免疫相关的研究提供动物模型。同时,为更好地模拟临床微波热消融治疗骨肿瘤的操作过程,本研究也选用体型较大的新西兰大白兔的VX2肿瘤在其骨原位构建肿瘤模型。VX2肿瘤在大白兔股骨髁及桡骨皮质旁的成瘤率达100%,成瘤快,且具有骨肉瘤相关的骨破坏骨溶解的肿瘤行为。新西兰大白兔体型较大,方便用于需要外科操作的骨肉瘤相关研究。2)微波热消融治疗骨肿瘤后灭活骨再活化影响因素研究。在骨原位肿瘤模型的基础上,模拟临床微波热消融治疗骨肉瘤过程。并通过血液学、组织细胞学、影像学、组织病理学对消融后灭活骨再活化整合过程进行研究。得出以下结论:首先,外骨膜在灭活骨再活化过程中起绝对主导作用。外骨膜来源的干细胞和外骨膜中常驻抗酒石酸酸性磷酸酶染色阳性细胞参与灭活骨再活化的全过程。内骨膜中未见抗酒石酸酸性磷酸酶染色阳性细胞,在灭活骨再活化过程中,未见内骨膜骨痂的形成,推测内骨膜不参与灭活骨的再活化过程。灭活骨再活化是外骨膜由外向内逐渐推进和/或从正常外骨膜与灭活骨交界处开始并向灭活骨爬行替代。因此,外骨膜尤其是外骨膜中的干细胞和抗酒石酸酸性磷酸酶染色阳性细胞在灭活骨再活化过程中起主导作用,是灭活骨再活化的主要影响因素。其次,灭活皮质骨的内部也同时进行缓慢的再活化过程,其再活化开始于哈弗氏管,首先伴有血管内皮细胞、破骨细胞的长入,然后骨细胞沿着哈弗氏管道向灭活皮质骨深层浸润。相对于骨膜而言,灭活皮质骨通过内部的哈弗氏管道再活化过程较缓慢,但也是灭活骨再活化的重要影响因素之一。3)促进灭活骨再活化的组织工程材料的设计及评估。针对微波热消融后灭活骨再活化的影响因素,设计了两种组织工程材料:负载SDF-1α（重组基质细胞衍生因子1α）和CGRP（降钙素基因相关肽）因子的nHA/SF（纳米羟基磷灰石/丝素蛋白）人工骨膜和负载上述两种因子的nHA/PDA/CMCS（纳米羟基磷灰石/聚多巴胺/羧甲基壳聚糖）3D打印支架。并从材料学、体外细胞学以及动物体内实验等多个层次上对其进行评估。研究表明:j体外实验证明SDF-1α/CGRP-nHA/SF人工骨膜具有良好的亲水性、生物相容性、力学性能和一定的因子缓释能力。其对rPDSC（大鼠骨膜来源干细胞）具有良好的趋化作用及促成骨分化的作用;通过与HUVEC细胞共培养,表现出良好的促血管生成作用。动物实验进一步验证了该人工骨膜具有良好的促灭活骨再活化的作用。k3D打印nHA/PDA/CMCS骨填充支架具有良好的光热性能,力学性能,促成骨分化性能,以及体内外光热抗肿瘤性能。负载SDF-1α/CGRP因子后的支架对rPDSC具有显著的趋化作用,其趋化作用是没有负载因子的支架的5倍。动物实验进一步验证了负载SDF-1α/CGRP的nHA/PDA/CMCS支架对灭活骨再活化具有良好的促进作用。总之,本研究首先为临床骨肉瘤的机制研究构建了免疫健全的原位骨肉瘤动物模型;其次,在原位骨肿瘤动物模型的基础上,对微波热消融后灭活骨再活化修复过程进行系统的研究,找到了影响灭活骨再活化的两个主要影响因素:外骨膜和血管化。并针对这两个影响因素,设计合成了负载SDF-1α/CGRP因子的nHA/SF人工骨膜和nHA/PDA/CMCS 3D打印支架,并对其进行研究。为临床微波热消融治疗骨肿瘤后骨修复难题提供可能的解决方案。