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背景:组织工程技术的出现,解决了骨缺损传统治疗方式所存在的不足。组织工程支架的研究是组织工程与再生医学研究的重要组成部分。聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)与纳米羟基磷灰石(Nano-hydroxyapatite,nHA)均具有良好的生物相容性和力学性能,PCL由于其本身性质的原因,对细胞的亲和力不够。研究发现,一种氨基酸排列顺序为EPLQLKM的多肽序列(E7)能够特异性的吸引人骨髓间充质干细胞(human Bone Mesenchymal Stem Cells,hBMSCs)。我们希望能用其对 PCL/nHA 支架表面进行修饰,为组织工程骨的构建提供一种新的支架材料。目的:1、借助3D打印技术制备多孔PCL/nHA支架,并研究其力学性质;使用E7多肽对PCL/nHA支架进行修饰,研究其降解性。2、研究E7-PCL/nHA支架对hBMSCs的生物学影响。3、研究E7-PCL/nHA支架复合hBMSCs体内的成骨能力。方法:1、水热法合成nHA,借助3D打印技术制备多孔PCL/nHA支架,扫描电镜下观察其基本形态。通过压缩与弯曲测试,比较nHA不同含量(10%,20%,30%)的PCL/nHA支架生物力学性能。使用被异硫氰酸荧光素(fluorescein-5-isothiocyanate,FITC)标记的E7多肽修饰PCL/nHA支架,置于荧光显微镜下观察修饰情况。E7-PCL/nHA支架植入大耳白兔皮下,研究其降解情况。2、使用密度梯度离心法获取hBMSCs,体外培养后进行成骨、成脂诱导,并分别使用茜素红染色、油红O染色进行鉴定。流式细胞技术检测其表面标志物。成骨诱导后检测细胞成骨相关基因的表达。3、在E7-PCL/nHA支架与PCL/nHA支架上接种hBMSCs,扫描电镜下观察细胞生长情况,激光共聚焦显微镜下观察hBMSCs的空间分布情况,以及hBMSCs在两种支架上的贴附速度。加入β-磷酸三钙(β-TCP)、珊瑚羟基磷灰石(CHA)作为对照,研究hBMSCs在四种支架上的粘附、增殖和成骨基因的表达情况。4、将hBMSCs与E7-PCL/nHA支架、PCL/nHA支架复合后,体外成骨诱导2周,植入裸鼠皮下,3个月后取材,标本HE染色后进行组织学观察,及成骨定量检测。结果:1、使用水热法可成功合成结构规则的nHA,混入PCL后借助3D打印的模具可成功制成多孔的PCL/nHA支架,孔隙均匀;在生物力学检测实验中,随着支架内nHA含量的升高,支架的弹性模量等指标增大。在荧光显微镜下观察使用FITC-E7修饰的PCL/nHA支架,支架发出均匀绿色荧光。降解曲线显示随时间的延长,支架缓慢降解。2、使用密度梯度离心法可获取hBMSCs,hBMSCs能向成骨与成脂方向分化,成骨诱导后成骨相关基因表达。3、hBMSCs在E7-PCL/nHA支架与PCL/nHA支架上生长状态良好,电镜下可见大量细胞基质;激光共聚焦显微镜下观察hBMSCs在E7-PCL/nHA支架与PCL/nHA支架上的空间分布情况,E7-PCL/nHA+hBMSCs复合物上的细胞密度要略大于PCL/nHA+hBMSCs复合物上的细胞密度;激光共聚焦显微镜下观察接种hBMSCs 3h后的细胞贴附情况,E7-PCL/nHA上的细胞贴附速度更快。hBMSCs在β-TCP、CHA、E7-PCL/nHA、PCL/nHA四组支架上的粘附情况,PCL/nHA组要低于其他三组;增殖情况也是如此。而对于诱导14d后成骨基因的表达,RUNX2与ALP在四组支架上的表达无统计学差异;OCN、OPN在β-TCP组表达要高于其他三组。4、hBMSCs与E7-PCL/nHA支架、PCL/nHA支架复合后植入裸鼠皮下可成骨,成功构建率分别为80%和70%,成骨面积分析两组间无统计学差异。结论:1、借助3D打印技术,我们可以成功制备出PCL/nHA多孔支架;PCL/nHA多孔支架的机械强度随nHA含量的增加而加大;利用sulfo-SMCC作为交联剂可以成功将E7多肽修饰于PCL/nHA多孔支架表面上;E7-PCL/nHA可在生物体内被降解,降解速度缓慢。2、通过密度梯度离心法可有效分离出具有成骨成脂分化潜能的hBMSCs。3、可以成功在体外构建E7-PCL/nHA+hBMSCs复合物;相比于PCL/nHA支架,E7-PCL/nHA支架更具细胞亲和力;E7-PCL/nHA支架的生物相容性不劣于CHA支架和β-TCP支架。4、E7-PCL/nHA+hBMSCs复合物异位成骨性能良好;与PCL/nHA+hBMSCs复合物异位成骨能力无差别。