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第一部分:介孔生物玻璃/小肠粘膜脱细胞基质复合材料的制备及表征检测目的探讨介孔生物玻璃制备方法及对其表面涂层小肠粘膜下层脱细胞基质后材料体系表征的变化。方法(1)4.0g P123,6.7g原硅酸四乙酯,1.4 g Ca(NO3)2.4H2O,0.73 g磷酸三乙酯和1.0 g 0.5M盐酸溶解在60 g的乙醇(Si/Ca/P=80:15:5,摩尔比),在室温下搅拌1d得到介孔生物玻璃前体液;(2)然后将40ppi的聚氨酯海绵完全浸泡在此溶液中10分钟,转移到培养皿中,除去多余的溶液,室温蒸发12小时,重复这个步骤5次;(3)在60℃干燥48小时后,将样品在700℃(升温速率为1℃/min)的马弗炉中煅烧5小时,得到MBG支架。将MBG支架浸泡在多巴胺溶液中,在室温条件下搅拌12小时;(4)将通过一系列步骤提取的SIS在球磨机中进行球磨粉碎配置SIS溶液(0.5%),将SIS溶液与MBG支架通过冷冻干燥的方法进行涂层,获得三维多孔支架MBG/SIS;(5)利用透射电镜(TEM)和电子扫描显微镜(SEM)观察形貌和结构,利用傅里叶红外光谱仪(FTIR)进行材料表面化学结构定性分析,同时检测MBG/SIS支架的孔隙率及力学强度,与MBG进行比较观察。结果(1)TEM结果表明MBG支架具有有序的介孔通道结构,孔径约为5nm;(2)SEM结果表明MBG支架及MBG/SIS支架具有良好互通性的孔隙结构,MBG支架表面较光滑,MBG/SIS表面有絮状物沉积,高倍镜下显示为球状物;(3)FTIR结果表明SIS成功与MBG复合,且MBG/SIS与MBG支架相比具有更加良好的抗压强度。结论通过使用聚氨酯泡沫模板可以成功制备出具有一定抗压强度且相互贯通结构的MBG支架;SIS可以成功涂层MBG支架表面,改变MBG支架表面微观结构并加强其抗压强度,对其孔隙率影响不大。第二部分:生物玻璃/天然细胞外基质复合材料递送小分子多肽体外成骨实验研究目的探讨负载小分子多肽介孔生物玻璃/小肠粘膜下层脱细胞基质(MBG/SIS)复合材料对MC3T3-E1细胞增殖、死活、成骨分化等生物行为影响。方法(1)将MC3T3-E1细胞以合适密度接种在MBG/SIS支架、MBG/SIS-P28支架以及MBG/SIS-H-P28支架上,置于6孔板中并加入基础培养基中培养;(2)在培养1/3/5/7d之后进行MTT细胞增殖实验;(3)在培养3/7d分别进行Calcein-AM/PI细胞死活实验;(4)在培养7/14d的时候进行碱性磷酸酶(ALP)定性和定量实验,(5)在培养14/21d时进行茜素红(ARS)定性以及定量实验;(6)在培养7/14天之后,通过PCR实验进行检测并分析Runx2,ALP,Ocn,and Opn,等成骨相关基因表达水平。结果(1)MTT细胞增殖结果表明,三组不同组别的支架都可以促进细胞的增殖,与MBG/SIS和MBG/SIS-P28组别相比较,MBG/SIS-H-P28组的OD值最高并具有统计学意义(P<0.05);(2)Calcein-AM/PI结果表明在不同支架上没有看到明显的死细胞,且趋势与MTT增值结果是相符合的;(3)ALP染色定性及定量结果检测显示,MBG/SIS-H-P28与MBG/SIS组别相比显著促进了ALP活力水平;(4)ARS染色结果显示,MBG/SIS-H-P28组相对于单纯对照组其颜色更深,表明该组矿物质形成更多;(5)PCR分析结果显示,MBG/SIS-H-P28实验组成骨相关基因Runx2,ALP,Ocn,and Opn表达水平明显高于MBG/SIS组,并具有统计学差异(P<0.05)。结论MBG/SIS-H-P28生物材料具有良好的生物相容性。相对于MBG/SIS支架,MBG/SIS-H-P28支架可以显著性地促进MC3T3-E1黏附增殖、成骨相关基因表达,提供良好的骨再生微环境,具有良好的骨诱导能力。第三部分:生物玻璃/天然细胞外基质复合材料递送小分子多肽修复大鼠颅骨缺损实验研究目的通过大鼠颅骨缺损模型,评估MBG/SIS-H-P28生物支架在体内修复大鼠颅骨缺损效果。方法(1)根据不同分组的生物材料,将30只SD大鼠(雄性)随机平均分为三组:A组MBG/SIS组;B组MBG/SIS-P28组;C组MBG/SIS-H-P28组;(2)生物支架通过在37℃环氧乙烷消毒,将无菌支架植入右侧颅骨缺损;(3)手术6/12周后,采用腹腔注射高剂量水合氯醛的方法处死SD大鼠,取出颅骨标本将周围的软组织剔除干净后进行Micro-CT扫描,利用软件计算新生骨面积百分数(Bone volume/Tissue volume,BV/TV%);(4)游离的标本通过4%多聚甲醛脱钙之后使用石蜡包埋法进行包埋,然后切片,并行HE染色;(5)取染色成功的片子使用Paranomic viewer系统对缺损区域进行拍照,通过Image Pro Plus软件可以对新生骨面积进一步分析其结果。结果(1)Micro-CT结果表明:相对于MBG/SIS组,MBG/SIS-P28组和MBG/SIS-H-P28组有显著性新骨生成。BV/TV%定量分析结果显示,在6/12周,MBG/SIS-H-P28组和MBG/SIS-P28组的BV/TV%显著性高于MBG/SIS组(p<0.05);(2)全景扫描HE切片后,可以观察到术后6周MBG/SIS组主要以纤维结缔组织填充为主,新生骨主要从缺损边缘处开始长入。相对于单纯对照组,MBG/SIS-P28和MBG/SIS-H-P28组观察到更多新生骨形成;(3)在术后12周,HE染色高倍镜下观察到大量新生骨存在于MBG/SIS-H-P28材料组,而对于单纯MBG/SIS组材料,仅仅由少量新生骨填充。同时对缺损区域新生骨面积进行定量分析表明MBG/SIS-P28和MBG/SIS-H-P28组在第6、12周新骨面积明显高于MBG/SIS对照组。结论MBG/SIS支架具有良好的组织相容性及成骨诱导性,MBG/SIS-P28相对于MBG/SIS组显著地提升骨再生效果,这提示BMP-2相关小分子多肽可以明显诱导新生骨生成。MBG/SIS-H-P28为骨再生提供了良好的骨再生微环境,具有最佳骨组织再生效果。