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骨组织工程的提出与发展为大段骨缺损的再生修复提供了全新的治疗手段。采用组织工程方法进行组织再生修复时,不仅需要支架内有足够的生长因子及营养物质的供给,还要求其具备抗炎、抗癌等特殊的功能性,因此实现药物、生长因子或营养物质在支架中的可控释放,对获得理想的临床治疗效果具有重要意义。本研究采用三维绘图打印技术构建了具有孔径均一、孔隙高度连通的多孔硅酸钙/磷酸三钙(CS/β-TCP)生物活性陶瓷支架。研究了不同CS含量对支架的理化性能、体外磷灰石形成活性、体外降解性及细胞生物相容性的影响,结果表明,CS的引入会抑制烧结过程中晶粒的生长,增加支架纤维表面及内部的气孔量,降低支架的收缩率和抗压强度,提高支架的体外磷灰石形成活性。CS含量为45 wt.%的CS/β-TCP支架因其过快的离子溶出速度,导致体系中的p H升高,对细胞增殖行为产生抑制。当CS含量不超过15 wt.%时,不会影响细胞增殖,并具有促进小鼠骨髓间充质干细胞(m BMSCs)成骨分化的能力。采用水热辅助自转化法,以十二烷基三甲基溴化铵(CTAB)为介孔模板剂合成了中空介孔生物活性玻璃微球(HMBGMs)。通过考察CTAB加入量、氨水浓度、水热温度和时间等工艺参数对微球尺寸形貌及壳层厚度的影响,实现了对HMBGMs形貌尺寸及结构的调控。体外磷灰石形成活性的结果证明了HMBGMs具有良好的体外生物活性。粉体与细胞共培养时,当HMBGMs浓度低于500μg m L-1时,能够促进细胞的增殖。以阿仑膦酸钠(AL)为模型药物,研究了HMBGMs的载药与释药性能,结果表明,HMBGMs具有良好的载药能力和控释效果;其载药率可达40.47%,14 d累积释药率可达88%。HMBGM-AL载药系统的缓释优化实验结果显示,经明胶包裹优化处理后,其载药率可达42.00%,而14 d累积释药率降至68%,表现出优越的药物控释效果。对比AL药物组,HMBGM-AL载药系统能够削弱高浓度AL对细胞增殖活性的影响,进一步证明了HMBGM-AL载药系统良好的药物控释能力。细胞分化实验表明,HMBGM-AL载药系统能够延迟AL对m BMSCs成骨分化作用。利用明胶包裹的方法构建了载药微球/支架控释体系,并考察了HMBGM-AL在三维支架环境内对细胞黏附、增殖及分化的影响。结果表明,细胞能够在明胶处理后的支架上很好的黏附和铺展;相对于15%CS支架组,15%CS-HMBGM组具有显著的促进细胞增殖的能力。成骨诱导共培养14 d后,相对于15%CS支架组,15%CS-HMBGM和15%CS-HMBGM-AL组均能显著上调m BMSCs的成骨相关基因表达,尤其是15%CS-HMBGM-AL组的上调效果更为突出。