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第一部分生物活性玻璃45S性能的基础研究目的:通过表征并分析生物活性玻璃45S的表面形貌、尺寸分布和体外矿化等理化性能,为本课题进一步评估和优化新型球状纳米生物活性玻璃相关性能提供实验基础。方法:利用X射线光电子能谱分析仪（X-ray photoelectron spectroscopy,XPS）检测生物活性玻璃45S的元素种类及相对含量。利用扫描电子显微镜（Scanning electron microscope,SEM）和透射电子显微镜（Transmission electron microscope,TEM）观察生物活性玻璃45S材料的表面形貌、颗粒尺寸及分散性。通过激光粒子大小分析仪检测生物活性玻璃45S的粒径大小和分布。通过电感耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma,ICP-OES）测定生物活性玻璃45S浸提液内的离子浓度以评估生物活性玻璃45S的体外离子释放性能。模拟体液（Simulated body fluid,SBF）浸泡生物活性玻璃45S 24小时后,通过傅里叶红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer,FTIR）检测模拟体液处理前后材料的振动谱带,验证其体外矿化性能。结果:光电子能谱分析结果显示,生物活性玻璃45S是由Si O2、Na2O、Ca O、P2O5组成,其中硅、钠、钙、磷的含量分别为20.7%、16.5%、11.6%、2.1%。SEM结果显示,生物活性玻璃45S呈形状不规则的微米级颗粒,分散性良好。TEM结果显示可见多面型颗粒,边界清晰光滑。激光粒子大小分析仪结果显示,生物活性玻璃45S颗粒粒径约2μm。ICP-OES测定结果显示,生物活性玻璃45S与空白培养基（α-MEM）共培养,随着培养基中磷离子浓度的下降,硅离子与钙离子的浓度升高。FTIR结果显示,模拟体液中浸泡24小时后,生物活性玻璃45S表面有碳酸羟基磷灰石（HCA）形成。结论:生物活性玻璃45S主要由Si O2、Na2O、Ca O、P2O5组成,呈分散性良好的微米级颗粒,具有一定的离子释放及体外矿化能力。第二部分新型球状纳米生物活性玻璃理化性能的研究目的:表征并分析两种自制的新型球状纳米尺度的生物活性玻璃——球形纳米生物活性玻璃（spherical nano-bioactive glass,SNBG）和放射状球形纳米生物活性玻璃（radial sphericalnano-bioactiveglass,RSNBG）的表面形貌、尺寸分布和体外矿化性能等,为优化新型球状纳米生物活性玻璃的设计和性能提供实验基础。方法:利用扫描电子显微镜（SEM）观察两组生物活性玻璃材料的尺寸及分散性。利用透射电子显微镜（TEM）观察两组纳米生物活性玻璃的表面形貌。通过激光粒子大小分析仪检测两组生物活性玻璃的粒径和尺寸分布。通过电感耦合等离子体（ICP-OES）测定两组生物活性玻璃浸提液内的离子浓度以评估生物活性玻璃的体外离子释放性能。模拟体液（SBF）浸泡生物活性玻璃24小时,通过傅里叶红外光谱仪（FTIR）检测模拟体液处理前后材料的振动谱带,并通过SEM观察其形貌改变。结果:SEM结果显示,两种新型生物活性玻璃均为纳米尺度的规则球形结构且分散性良好。TEM结果显示,SNBG的球形表面光滑、边界清晰,而RSNBG的球形表面则有大量细小树枝状结构。激光粒子大小分析仪结果显示,两种新型生物活性玻璃的尺寸分布均匀,且RSNBG粒径稍大于SNBG,二者的平均粒径分别为890.8 nm和592.3 nm。ICP-OES测定结果显示,两种生物活性玻璃与空白培养基（α-MEM）共培养,随着培养基中磷离子浓度的下降,硅离子与钙离子的浓度升高,即两种生物活性玻璃均可以释放析出硅离子与钙离子,且RSNBG离子释放能力强于SNBG。FTIR结果显示,SBF处理后的RSNBG出现了P-O（960 cm-1）和C-O（875 cm-1）两个新的振动谱带,即生成了碳酸羟基磷灰石（Hydroxyl carbonate apatite,HCA）,而SNBG的FTIR图谱未发生明显改变。SEM的结果显示,SBF浸泡后的RSNBG表面出现大量片状致密的沉积物,而SNBG颗粒表面的沉积物不明显。结论:两种新型球状纳米生物活性玻璃尺寸均一、分散性良好,均具有一定的离子释放及体外矿化能力,且RSNBG强于SNBG。第三部分新型球状纳米生物活性玻璃对大鼠骨髓间充质干细胞生物学行为的影响目的:评估两种新型球状纳米生物活性玻璃对大鼠骨髓间充质干细胞（rat bone marrow mesenchymal stem cells,r BMSCs）的细胞增殖、细胞周期、细胞迁移以及成骨分化的影响,探讨该两种材料作为骨组织修复材料的潜能。方法:大鼠BMSCs与不同浓度的两种纳米生物活性玻璃共培养,通过CCK-8实验检测第1、3、5、7天细胞的增殖情况。大鼠BMSCs分别与50μg/m L的SNBG和RSNBG共培养,不接受生物活性玻璃处理者设为空白对照组,通过流式细胞术检测共培养3天和7天的大鼠BMSCs的细胞周期,通过划痕实验评估生物活性玻璃对r BMSCs细胞迁移的影响,通过对成骨诱导5天和7天的细胞进行碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,ALP）染色和ALP活性检测,评价材料对r BMSCs早期成骨分化水平的影响,通过对成骨诱导14天和21天的细胞进行茜素红染色及钙结节半定量实验,评价材料对大鼠BMSCs成骨分化晚期基质矿化水平的影响。通过逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）检测成骨诱导7天和14天后成骨相关基因Runx2、Col1、Osx的表达,从m RNA水平评价生物活性玻璃对大鼠BMSCs成骨分化的影响。通过蛋白质印记实验（Western blot,WB）检测成骨诱导7天和14天后细胞成骨相关蛋白RUNX2、COL1、OSX的表达,从蛋白质水平评价生物活性玻璃对大鼠BMSCs成骨分化的影响。结果:CCK-8结果显示,7天内各组细胞均增殖,其增殖速率与生物活性玻璃浓度有关;50μg/m L处理组明显促进大鼠BMSCs的增殖,且RSNBG的促进作用强于SNBG;较高浓度（80μg/m L及以上）的生物活性玻璃抑制细胞的增殖,且随着处理浓度的增大,材料对细胞增殖的抑制作用越明显。流式细胞周期检测结果显示,与50μg/m L生物活性玻璃共培养3天和7天的大鼠BMSCs的增殖指数（S%+G2/M%）均为RSNBG组高于SNBG组高于空白对照组。细胞划痕实验结果显示,RSNBG组细胞迁移速率最快。ALP染色及ALP活性检测结果显示,成骨诱导5天RSNBG组ALP活性高于SNBG组和空白对照组,且空白对照组与SNBG组的ALP活性无统计学差异;成骨诱导7天RSNBG组与SNBG组的ALP活性高于空白对照组,且SNBG组与RSNBG组的ALP活性无统计学差异。茜素红染色及钙结节半定量结果显示,成骨诱导14天及21天后细胞外基质矿化情况均为RSNBG组优于SNBG组优于空白对照组（P<0.05）。RT-PCR结果显示,成骨诱导7天和14天后成骨相关基因Runx2、Col1、Osx的表达均为RSNBG组高于SNBG组高于空白对照组（P<0.05）。WB结果显示,成骨诱导7天和14天后成骨相关蛋白RUNX2、COL1、OSX的表达均为RSNBG组高于SNBG组高于空白对照组（P<0.05）。结论:两种新型球状纳米生物活性玻璃均有良好的生物相容性,对大鼠BMSCs的成骨分化均有促进作用,RSNBG促进大鼠BMSCs增殖、迁移、促成骨的能力强于SNBG,具有更好的应用前景。