在传统医学中,淫羊藿苷(Icariin,ICA)常用于骨质疏松症和骨创伤的治疗。基于此,本课题采用了一种可负载药物的骨组织工程支架制备方法,即以聚己内酯(poly(ε-caprolactone),PCL)、磷酸三钙(Tricalcium phosphate,β-TCP)为复合骨支架主体材料,同时负载上ICA,采用三维(Three-dimensional,3D)打印技术的低温挤出模式进行目的支架模型的制备。复合支架中的药物可发挥其促进新骨生成的药物活性,因此,有望其能够克服在骨组织工程领域研究中骨骼的创伤及修复过程中的局限。首先,β-TCP/PCL(TP)支架的制备与表征。使用生物3D打印机制备出TP支架作为后续研究的空白支架,设计全因子实验通过Minitab软件分析实验结果以确定最优制备工艺参数,而后进行空白支架的理化性质表征并进行TP支架细胞相容性相关实验评价。实验结果表明:支架中的有机溶剂经实验处理已全部去除,符合生物安全性相关要求;FTIR、XRD结果显示,经3D打印及冻干过程,支架材料性质、性能并未受影响,且支架成形效果良好,可重复性高;SEM结果显示,3D打印制备所得支架表面粗糙、内部孔洞贯穿,便于后期细胞黏附及养分输送;压缩强度测试为(1.78±0.02)MPa,符合组织工程支架强度要求;接触角测试结果支架接触角小于90~o,有利于细胞黏附、生长;细胞相容性研究结果显示,TP支架环境适宜细胞的黏附、生长,细胞在支架上分泌的磷酸酶活性随着培养时间而增大,TP复合支架细胞相容性良好。其次,ICA/β-TCP/PCL(ITP)支架的制备与表征。通过在打印基质中加入不同浓度的ICA,采用所确定的最优制备参数,制备出不同药物负载量的支架,考察不同载药量ITP支架的细胞毒性作用,确定ITP支架最优的ICA载药量。进行相关理化性质表征、考察ITP支架材料的细胞相容性及生物毒性,并检测ITP支架在模拟体液环境中ICA的长期释放行为及释放介质的pH变化。实验结果表明:细胞毒性结果显示,三种含量的ICA支架浸提液对BMSCs(Bone mesenchymal stem cells,BMSCs)均无毒性,而含0.32%的支架对BMSCs的促进效用最佳,支架中ICA的负载定为质量比为0.32%;16周的释放实验显示,支架中的ICA持续缓慢释放;释放液的pH(7.40降至6.91)变化说明支架中PCL等材料在慢慢降解;细胞相容性研究结果显示,细胞在支架上自然伸展、生长状态良好,并且持续增殖分化;蛋白分泌实验结果显示,支架可富集周围蛋白质并促进细胞分泌相关蛋白,可利于细胞在支架上的生长;生物相容性研究结果显示,ITP支架浸提液溶血率远低于5%,具有良好的血液相容性;急性全身毒性实验结果显示,在腹腔注射支架浸提液3 d内,小鼠体重正常增长、无显著不良性状;肝脏病理学特征观察结果表明,支架材料对小鼠肝脏无明显毒性;致敏试验结果表明,ITP支架材料不会引起小鼠过敏现象。最后,ITP支架的生物学性能考察。a)考察TP在模拟体液环境中的生物降解性能。在降解过程中,考察不同降解时间支架的表面形貌、亲水性变化、力学性能变化等理化性质,以及不同组别支架的降解产物对BMSCs的毒性作用及降解产物对BMSCs的ALP活性表达量的影响;b)考察ITP支架材料的体外促成骨性能。包括BMSCs生长曲线的绘制及细胞活性鉴定,钙结节染色定性评价钙离子沉积状况,并考察ALP活性表达、OCN、Col-I、Runx2等相关成骨特异性因子的含量,评价ITP支架支架浸提的促成骨性能。实验结果表明:a)降解实验表明,TP支架降解过程不会产生毒性物质,并且在降解期间各降解支架理化性质良好;b)BMSCs生长曲线可知细胞在培养第4 d后进入对数生长期,8 d后处于生长平台期;对处于生长对数期的BMSCs姬姆萨染色,结果显示细胞核呈紫色,细胞质呈现粉色,胞浆丰满,说明活性良好;钙结节染色结果显示,ITP支架材料浸提液具有良好的促钙沉积和钙生成的性能;成骨特异性因子(ALP活性表达、OCN、Col-I、Runx2)检测结果显示,ITP支架材料表现出较好的生物相容性,支架中ICA的存在能上调成骨分化相关基因的表达,对BMSCs向成骨细胞分化有着显著地促进作用。综上所述,实验可通过3D打印技术成功的制备出一种具有较好的理化性能、生物相容性和成骨特性的ITP支架材料,且所负载的药物在支架中既能保持其活性又可长期缓慢、稳定的释放。且TP支架在降解过程不产生毒性物质,降解产物能促进细胞的生长增殖,ITP支架浸提液能上调成骨分化相关基因的表达。该法制备的ITP支架材料有望于用于骨缺损的治疗。