骨水泥作为骨粘固剂,广泛应用于骨科临床。常见的骨水泥有CPC和PMMA骨水泥。但CPC骨水泥的力学性能较差,凝固时间较长;PMMA固化温度过高、弹性模量大、成骨活性差。因此,对CPC和PMMA骨水泥进行改性,成为扩大其临床应用的重要途径。研究表明磁刺激能有效地影响骨细胞的增殖、分化行为,将磁刺激与磁性材料相结合制备出刺激-响应型骨水泥,有望成为一种新的骨治疗方法。本论文将兼有生物活性和良好磁性的CNTs/HA添加到骨水泥中,利用CNTs优异的力学性能和磁性以及HA良好的生物活性,制备出兼有良好生物活性和磁性的CPC和PMMA骨水泥,并对其在磁刺激下引发一系列生物学效应进行研究。本论文根据课题组的前期工作,将兼具生物活性和良好磁性的CNTs/HA作为添加剂,按照6wt%的固相比添加到CPC和PMMA骨水泥中,分别制备出具有磁性的CPC6和PMMA6骨水泥。通过对两种骨水泥的结构、物化性能进行表征,结果发现,CNTs/HA的加入并不会改变两种骨水泥的物相组成;相比改性前的骨水泥,CPC6骨水泥的凝固时间更短,而PMMA6骨水泥的固化时间略有延长,但两种骨水泥的固化时间都在临床可接受范围内。同时,磁性PMMA6的固化温度与PMMA相比,从82℃下降到51℃。抗压力学性能测试结果表明,两种骨水泥的抗压力学性能都得到了明显的改善。与改性前骨水泥相比,CPC6骨水泥的抗压强度提高了51.10%,弹性模量增加了26.70%;而PMMA6骨水泥的抗压强度提高了44.40%,弹性模量下降了31.60%。磁性M-H曲线测试表明,CPC6和PMMA6骨水泥均表现出一定的弱磁性。其中,CPC6的磁饱和强度为0.85 emu/g,PMMA6的磁饱和强度为1.03 emu/g。将改性前后的骨水泥(CPC、CPC6、PMMA、PMMA6)分别与前成骨细胞MC3T3-E1进行体外共培养,并施加不同强度的静磁场刺激(0,20,60,130 m T),探究磁性骨水泥和静磁场刺激对MC3T3-E1细胞成骨活性的影响。结果表明,骨水泥改性前后都没有明显的细胞毒性,且都具有促进细胞成骨分化的作用,但磁性骨水泥与改性前骨水泥相比拥有更好成骨活性。静磁场刺激的单一使用,可以提升细胞的成骨活性,尤其是在60 m T的静磁场强度下。将静磁场刺激作用于磁性骨水泥时,同种静磁场强度下,磁性骨水泥上细胞的成骨活性总体高于改性前骨水泥上细胞的成骨活性,即静磁场和磁性骨水泥可以协同提升细胞的成骨活性,尤其是在60 m T的静磁场强度下。通过对体外细胞共培养的聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)测定,分析四条成骨相关信号通路(TGF-β、BMP、Wnt、MAPK)是否参与60m T静磁场和磁性骨水泥诱导的BMSCs成骨分化过程,结果表明,静磁场或磁性骨水泥可能通过激活TGF-β、Wnt和MAPK通路诱导BMSCs的成骨分化,TGF-β、Wnt和MAPK通路参与磁性CPC6和静磁场协同诱导的BMSCs成骨分化过程,Wnt和MAPK通路参与磁性PMMA6和静磁场协同诱导的BMSCs成骨分化过程。通过Western Blot手段检测MAPK通路上三种关键蛋白(p38、ERK、JNK)的磷酸化表达水平发现,磁性PMMA6可能通过MAPK/p38通路诱导BMSCs成骨分化,单一的静磁场可能通过MAPK/p38和MAPK/JNK通路诱导BMSCs成骨分化。MAPK/p38和MAPK/JNK通路参与磁性PMMA6和静磁场协同诱导的BMSCs成骨分化过程。