【摘 要】
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背景:临床中骨缺损的修复仍然是一项重大挑战,其治疗需要骨移植物或骨替代材料。现有的生物材料存在很多限制,无法满足临床治疗的各种需求。为了治疗骨缺损,三维（3D）多孔支架的开发在骨工程中受到了相当大的关注。已经出现多种生物材料和制造方法用于桥接复杂的骨缺损,旨在制造具有受控微结构的患者特异性生物活性支架。在过去的数年中,随着3D打印行业的发展,已经使用新材料和创新技术构建了大量用于临床前和临床应用的
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背景:临床中骨缺损的修复仍然是一项重大挑战,其治疗需要骨移植物或骨替代材料。现有的生物材料存在很多限制,无法满足临床治疗的各种需求。为了治疗骨缺损,三维（3D）多孔支架的开发在骨工程中受到了相当大的关注。已经出现多种生物材料和制造方法用于桥接复杂的骨缺损,旨在制造具有受控微结构的患者特异性生物活性支架。在过去的数年中,随着3D打印行业的发展,已经使用新材料和创新技术构建了大量用于临床前和临床应用的组织工程支架。目的:通过光固化3D打印构建纳米羟基磷灰石（n HA）/甲基丙烯酰化丝素蛋白（Sil MA）复合支架,对支架的形貌结构进行分析,检测所构建支架的生物相容性以及支架的体外和体内的成骨效果。方法:本研究通过扫描电子显微镜（SEM）检测不同含量的纳米羟基磷灰石对复合支架形貌结构的改变,通过傅里叶红外光谱（FTIR）检测复合支架中的官能团和化学键进行检测,以确定支架的具体成分。在体外实验中,使用SD大鼠的骨髓间充质干细胞与支架浸提液共培养,检测支架的细胞毒性、细胞增殖、骨碱性磷酸酶活性以及茜素红染色,通过此来确定支架的生物相容性以及促进骨髓间充质干细胞增殖和成骨的效果。在体内实验中,使用成年SD大鼠构建颅骨缺损,将支架植入颅骨缺损部位饲养4周和8周后,通过动物显微CT检测颅骨缺损部位支架的具体成骨效果。结果:本研究通过对支架的形貌结构分析,发现所构架的支架很好的保留丝素蛋白的片状结构。随着n HA的混合,支架的表面变的更加粗糙,细胞接触面积增大,细胞黏附能力增强,同时片状的显微结构为细胞的迁移和增殖提供了更好的空间微环境。FTIR结果显示支架完整的保留了丝素蛋白的β-折叠结构,且无明显杂质。活/死细胞染色结果表明,所构建的支架无明显的细胞毒性,CCK-8实验结果同样也说明了所构建的支架具有良好的生物相容性。支架成骨分化能力检测结果显示,在体外对骨髓间充质干细胞具有良好的成骨诱导能力,且Sil MA:n HA比例为1:0.5的支架表现出更优异的成骨能力。支架植入体内后,Micro-CT和骨组织计量学结果与体外一致,1:0.5组的大鼠骨缺损部位具有更多的骨生成。结论:本研究通过光固化3D打印成功构建了复合的成骨支架,所构建的纳米羟基磷灰石/甲基丙烯酰化丝素蛋白生物复合材料具有良好的生物相容性以及良好的成骨功能,同时在体内微环境中也能促进骨缺损的修复,可作为骨再生应用的潜在骨缺损填充材料。
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