目的:对3D打印β-磷酸三钙骨组织工程支架负载异烟肼、利福平/PLGA缓释微球特征、相关力学性能检测及体内外抗菌能力进行研究。建立兔股骨髁慢性骨髓炎模型,并将复合材料一期置入骨缺损处,观察其治疗效果。创造一种新的治疗感染性骨缺损的骨替代材料,这种材料既有较好的局部抗菌能力,又同时可以诱导骨的生长。本研究旨在为慢性骨髓炎的治疗寻找一种全新的治疗方法,同时也为临床应用提供实验依据。实验方法:本实验由三部分组成1、3D打印β-磷酸三钙骨组织工程支架负载异烟肼、利福平/PLGA缓释微球的制备、特征、相关力学性能检测及体外抗菌能力研究通过复乳溶剂挥发法制备异烟肼、利福平/PLGA缓释微球;采用CAD软件设计多孔β-磷酸三钙支架模型,通过3D-Bioplotter打印机制备出多孔β-磷酸三钙支架;最后采用离心震荡的方式将缓释微球载入多孔β-磷酸三钙支架,制备成复合材料。通过大体观察、光学显微镜及扫描电镜检测复合材料的表面情况、孔隙率及微球与支架之间的融合情况;采用抗压强度测试复合材料的抗压能力;采用抑菌环试验、菌落数试验检测复合材料体外抗菌能力。2、兔股骨髁慢性骨髓炎模型的构建及相关评价在兔股骨髁外侧打孔,注入5%的鱼肝油酸钠使局部血管闭塞坏死,而后注入MRSA菌诱导产生慢性骨髓炎模型。进一步探究细菌浓度与慢性骨髓炎之间的关系,总结出最适合的浓度,为以后的实验提供较理想的动物模型。3、3D打印支架负载缓释微球治疗兔股骨髁慢性骨髓炎的实验研究成功建立好股骨髁慢性骨髓炎模型后,对病灶进行彻底外科清创。实验分为5组,分别为单纯清创组、缓释微球组、支架组、复合材料组、空白对照组。分别于4w、8w、12w进行大体观察、放射学、组织病理学、免疫组化及细菌培养观察材料的局部抗菌效果;再通过放射学、Micro CT、免疫组化、PCR观察材料在局部的成骨效果。结果:1、3D打印β-磷酸三钙骨组织工程支架负载异烟肼、利福平/PLGA缓释微球的特征、相关力学性能检测及体外抗菌能力通过扫描电镜观察到支架孔径大小400μm左右,重量体积法测定孔隙率为(66.34±2.76)%;抗压强度测试测定材料的最大负荷和强度为114.5±13.8N和5.8±0.7MPa,符合人类松质骨压缩强度(2-12 Mpa)。抑菌实验表明,复合材料对MRSA有明显的抗菌能力。2、兔股骨髁慢性骨髓炎模型的构建及相关评价动物分为5组,分别注入A0组(0.1ml生理盐水)、A1(0.1ml10×106CFU/ml MRSA菌)、A2(0.1ml 10×107CFU/ml MRSA菌)、A3(0.1ml10×108CFU/ml MRSA菌)、A4(0.1ml 10×109CFU/ml MRSA菌)。术后1w除A0组外各组动物手术部位均出现窦道、流脓和局部肿胀现象;术后4w影像学观察发现除A0组均有局部软组织肿胀,骨皮质变薄,骨小梁数目减少,骨质硬化,骨质溶解,死骨形成等慢性骨髓炎表现。组织学检查发现有大量炎细胞浸润,取局部组织行细菌培养,菌落生长良好,证实为MRSA菌。对骨髓炎模型进行分级(采用兔金黄色葡萄球菌骨髓炎模型严重程度分级):A1组为0级;A2组为1级;A3组为2~3级;A4组为3~4级。3、3D打印支架负载缓释微球治疗兔股骨髁慢性骨髓炎成功构建慢性骨髓炎动物模型后,将复合材料植入动物骨缺损部位,通过大体观察、放射学、组织病理学、免疫组化、Micro CT、PCR等检查发现只有复合材料组能有效控制慢性骨髓炎的局部炎症,并且有明显的成骨作用;影像学观察发现炎症逐渐减轻,骨皮质在材料的作用下开始变连续,12w后材料开始快速分解,骨质通过孔径长入;免疫组化发现在新生骨周围有大量BMP-2表达,PCR见1型和2型胶原大量表达。其余各组炎症控制及成骨作用均较差。结论:3D打印β-磷酸三钙骨组织工程支架负载异烟肼、利福平/PLGA缓释微球在治疗慢性骨髓炎方面具有良好的效果,不仅有满意的生物相容性和力学强度,而且在局部抗菌和成骨方面具有较大优势。在未来骨髓炎的临床治疗方面,该实验提供了有力的实验依据。