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研究目的:由疾病、外部创伤等原因引起的大骨骼缺损的治疗需要通过骨移植手术,寻找安全易得的替代骨已经成为临床上的重要课题,近年来快速发展的组织工程骨为解决这一难题提供了一种新的途径。支架材料作为组织工程的核心要素,其表面性状、结构,机械性能和生物学性能均能调控细胞的各种生命活动和体内组织的修复再生。本课题以天然去细胞基质小肠粘膜下层(SIS)作为支架材料,研究其成骨活性及机制,并利用组织工程技术构建基于SIS的复合支架,用于不同类型骨缺损的修复。研究方法:(1)体外利用多种细胞模型,评估SIS对多种细胞的黏附,增殖,分化影响;体内建立小鼠头盖骨4mm临界缺损模型,评估SIS骨缺损修复效果并探究其修复机制。(2)制备SIS/PMMA复合骨水泥,体外表征材料的内部形态及力学性能;并利用成骨细胞、骨髓间充质干细胞等评估材料的生物学活性;体内建立大鼠脊椎缺损模型,探究复合骨水泥骨整合能力及骨再生能力。(3)体外利用成骨细胞分泌的成骨基质修饰SIS,体外观察材料表面结构以及材料对ADSCs的黏附、增殖、成骨分化情况;体内建立小鼠头盖骨缺损模型,评价SIS,SIS/ADSCs,ECM,ECM-SIS/ADSCs五组植入物的骨缺损治疗效果。研究结果:(1)SIS能促进多种成骨相关细胞的黏附,增殖,成骨分化;体内SIS能逐渐降解并提供空间新生骨长入,骨再生过程中BMP-SMAD通路被激活。(2)SIS/PMMA复合骨水泥内部出现多孔结构,压缩模量,抗压强度下降,数值接近正常松质骨;体外SIS/PMMA的细胞相容性较PMMA有明显改善,体内骨整合、骨修复能力增强。(3)成骨基质修饰SIS得到的ECM-SIS支架材料,在体外能明显增强ADSCs的黏附,铺展,增殖,成骨分化等生物学响应;体内小鼠头盖骨缺损模型中,ECM-SIS和ADSCs能协同促进骨修复。研究结论:SIS是一个潜在的骨组织工程支架材料,可作为临床用PMMA椎体修复骨水泥的添加剂,从而改性PMMA的力学性能及生物学活性。同时我们开发了一种成骨基质修饰SIS的复合支架,该材料能很好的协同干细胞来增加体内骨修复效果。