磷酸钙骨水泥(CPC)是一种可原位自固化、可任意塑形和可降解吸收的生物活性材料,它具有优良的生物相容性和骨传导性,被广泛应用于骨科、牙科和颌面外科等领域。然而,CPC缺少适合骨组织和血管长入的连通大孔,只能从外部逐层降解替代,降解较慢,而且成骨活性不足,严重影响其骨替代效率。本研究将可降解聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA)网络(PLGAnw)与CPC浆体复合构建PLGAnw/CPC复合骨修复材料。当复合材料植入体内后,通过PLGA网络快速降解在CPC基体中原位形成三维连通大孔,为新骨长入材料内部提供空间。在CPC中引入高活性离子化合物硅酸钙(硅灰石,WS)和/或硅酸锌(ZS)促进新骨长入到三维连通大孔中。通过三维连通大孔和高活性离子化合物的协同配合,提高CPC的骨再生效率。另外,研究了不同结构的PLGA网络对复合材料骨修复效果的影响,并将不同尺寸的PLGA微球(PLGAm)添加到PLGAnw/CPC复合材料中,构建能原位形成多级孔结构的复合材料。研究结果表明,采用热熔3D打印成功制备出形状规则和孔隙三维连通的PLGA网络,采用加压的方式将CPC浆体注入到PLGA网络中,成功构建出PLGAnw/CPC复合骨修复材料。虽然复合PLGA网络降低了CPC的弯曲强度,但明显地提高了CPC的韧性。复合材料在PBS中浸泡28天后,PLGA网络完全降解,在CPC基体中原位形成三维连通大孔。在复合材料CPC基体凝固前,将复合材料在50°C加热1 min后,复合材料具有良好的可塑性。为了促进新骨组织长入到三维连通大孔中,将高生物活性的WS添加到PLGAnw/CPC复合材料中,制备具有优良成骨活性的复合骨修复材料。研究结果表明,含WS的复合材料能显著促进小鼠骨髓间充质干细胞(mBMSCs)的增殖和成骨分化,得到最优的WS添加量为20 wt.%。复合PLGA网络能明显促进CPC移植在体内的生物降解和新骨生成,添加WS的PLGAnw/CPC复合材料表现出最高的材料降解量和新骨生成量。可见,添加WS能明显加快PLGAnw/CPC复合材料的骨再生效率。为了进一步提高复合材料的成骨活性,在PLGAnw/CPC复合材料中同时添加高生物活性WS和ZS,制备出具有骨免疫调节活性的复合骨修复材料。研究结果表明,添加ZS创造了有利于成骨的免疫微环境,得出ZS的最佳添加量为10 wt.%。然后,研究了同时添加20 wt.%WS和10 wt.%ZS对复合材料性能的影响。结果表明,同时添加WS和ZS没有明显影响CPC的水化反应,但显著地提高了复合材料的抗压强度。同时添加WS和ZS还能起到进一步中和PLGA网络降解产生的酸性降解产物的作用,复合材料在HCl-Tris缓冲液中浸泡28天后,PLGA网络完全降解,在复合材料中原位生成三维连通大孔。虽然同时添加WS和ZS对mBMSCs的增殖有一定的抑制作用,但能明显地促进了ALP活性和上调成骨相关基因(ALP、Runx2、COL I和OCN)的表达。体内实验结果表明,相比于单纯添加WS的复合材料,同时添加WS和ZS能显著地促进复合材料的生物降解和新骨生成。研究了不同结构PLGA网络对复合材料体内骨修复效果的影响,结果表明,当PLGA网络的复合量由36.43 vol.%增加到47.32 vol.%,复合材料植入体内后的生物降解和后期成骨显著提高。堆叠单纤维制备的PLGA网络能在复合材料中生成圆形孔,而堆叠双纤维制备的PLGA网络在复合材料中生成花生形孔,花生形孔比圆形孔更能有效地促进移植材料的后期降解和成骨。研究了PLGAnw/CPC复合材料多级孔结构的原位构建,结果表明,在PLGAnw/CPC复合材料中添加56~106μm的PLGA微球能明显提高复合材料的压缩强度和韧性,复合材料在HCl-Tris缓冲液中浸泡28天后,PLGA网络降解在复合材料中原位形成短边为468μm和长边为785μm的花生形的连通大孔,PLGA微球降解原位形成尺寸为53~106μm或106~150μm的孤立或者部分连通的大孔,另外骨水泥自身水化反应会形成微钠孔,从而在复合材料中原位形成了多级孔结构,但是,相比于未添加PLGA微球的复合材料,添加PLGA微球会减慢mBMSCs在复合材料上的增殖速率。