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血管的再生效率在人体组织、器官再生重建中起着至关重要的作用,新生血管网络给缺损部位的细胞迁移、分化提供充足的氧气和营养物质,也是体外组织工程技术构建肌肉、骨骼等人体软硬组织的前提和基础。大量研究表明,一些可生物降解的钙-硅基生物玻璃显示出良好的促进血管再生功能;同时,近年来发展的一类钙硅酸盐陶瓷(如硅灰石)也被证明具有促血管化作用。但是,已有的研究证明,这些钙-硅基生物活性材料存在烧结性能差、力学脆性高、降解可控性差、促进血管化特性不显著等问题,严重制约了这类材料在临床中的应用适应症范围,也是原位再生医学发展的主要障碍。近几年来,关于含镁钙-硅基生物陶瓷材料促血管化的研究日益成为热点。我国学者的研究表明,一类新型钙镁硅酸盐生物陶瓷材料的离子释放过程能促进人体脐静脉内皮细胞分化,而且硅离子在一定浓度范围内对血管化起主导作用。另外,一些钙镁硅酸盐生物陶瓷力学性能、生物活性、降解性各异,为开发适应诸多临床再生重建修复应用需求的材料制品开拓了新的体系。其次,微量铜离子已被证实能促进细胞分泌血管内皮生长因子,并由此激活血管化信号通路,最终促进内皮细胞的迁移和增殖;并且在适量剂量水平显示出极为优异的抑菌特性。基于相关文献报道的研究进展,本文提出了开展钙镁硅酸陶瓷助烧结力学增强、界面生物学效应增强的探索研究,为人工骨、人工义眼座新材料开发提出相关研究技术方案。 本研究主要内容包括:⑴以适用于抗感染并高效血管化义眼座为研究目标,以3D打印技术构建孔道贯通、孔道尺度可调并且生理条件下极为稳定的透辉石陶瓷支架,再经过铜掺杂与否的两种同类钙镁硅酸盐(即镁黄长石、白硅钙石)进行孔道壁修饰改性,经过模拟生理环境离子释放、活体动物背肌包埋模型等,充分论证了可降解型高活性钙镁硅酸盐修饰支架具备极为优异的促进血管化潜能,尤其是铜掺杂为高效率血管化进一步提供了促进效应,为解决常规高分子义眼座、磷灰石义眼座暴露、感染等问题提供了可靠的新的替代材料。⑵以适用于股骨头缺血性坏死的多孔陶瓷棒材为研究目标,旨在解决股骨头棒材强度合适并在降解过程中力学衰减稳定、促血管化能力等问题。本文以透辉石为基体,并引入具有优异力学性能的镁掺杂硅灰石,实现助烧结并力学增强,解决了透辉石低温烧结力学性能差、3D打印多孔透辉石脆性高等问题;体外SBF浸泡测试也表明该复合材料结构稳定,降解极为缓慢,力学衰变小,充分表明该复合材料有望开发用于治疗股骨头坏死的高活性高力学稳定性新型棒材。