骨修复微环境中的氧浓度在骨重塑过程中扮演着十分重要的角色,其中涉及1)细胞有氧代谢;2)胶原蛋白的合成;3)血管生成基因的表达;4)相关细胞的成骨活性。骨受损时,局部血管遭到破坏,修复部位氧浓度降低,营养物质及代谢产物无法得到有效交换,往往使得植入体的修复过程延长。此外,高原缺氧地区的人体血红蛋白携氧量较少,不利于氧气的传输,加剧高原骨损伤患者的氧缺乏程度,易导致骨修复材料周围的促成骨细胞增殖性能异常。除此之外,人体下肢负重骨在骨病理条件下,可激发隐性骨肉瘤原癌基因,导致细胞突变。骨肉瘤的过度生长以及肿瘤内血管结构异常会加剧缺氧情况,在一定程度上降低抗肿瘤治疗效果,影响骨修复行为。因此,调控骨修复微环境中合适的氧浓度对促进植入体的整合具有重要意义。基于以上背景,本课题以具有载氧功能的新型骨植入材料为研究对象,选用可通过原位反应产氧或体外携氧的释氧材料,制备载氧骨修复材料,并考察了材料对成骨细胞、骨肉瘤细胞等的响应行为。取得的主要结果如下:1、采用过氧化钙（Ca O₂）作为释氧材料,分别引入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）,构建PLGA-PVP/Ca O₂核壳微球。PVP构造的三维球形形态有助于后续PLGA的包裹,而封装PVP/Ca O₂的PLGA外壳可以缓和材料与体液间的交互作用,调控氧气的生成反应。接下来通过对多孔钛涂层（TC）进行碱热及烷基化表面处理,先在TC表面形成含有氨基的有机过渡层,利用其氨基活性基团,与PLGA-PVP/Ca O₂微球外壳层PLGA的端链官能团（-COOH）形成肽胺化学键,强化PLGA-PVP/Ca O₂层与TC的结合,从而构建具有稳定释氧功能的TC骨植入材料（TC-AAO）。2、评价TC-AAO材料在模拟缺氧（1%O₂,5%CO₂,37°C）和常氧（21%O₂,5%CO₂,37°C）环境下对小鼠前成骨细胞（MC3T3-E1）的存活率、粘附性及分化能力的影响。实验结果显示,PVP/Ca O₂能促进细胞在缺氧条件下的粘附、增殖与分化。与物理吸附（TC-B）相比,共价接枝法固定的TC-AAO更能有效调控氧释放及溶解氧在细胞培养环境中的积聚,可明显促进黏着斑蛋白和肌动蛋白表达,从而显著促进细胞粘附行为。MC3T3-E1细胞在TC-AAO表面的碱性磷酸酶（ALP）活性约为TC和TC-B的1.5倍（14 d）,表明其分化行为亦得到显著改善。反转录·聚合酶链反应（RT-PCR）初步分析发现,缺氧氛围下Ca O₂的引入能明显促进成骨相关基因如TGF-β1的正常表达,而其在TC表面的表达仅为TC-AAO的一半。上述结果表明,缓慢持续的氧释放能有效保证早期骨修复微环境中合适的氧浓度,从而促进植入体表面成骨相关细胞的快速响应及基因表达。3、以γ-Fe₂O₃作为磁性材料,研究氧释放在肿瘤磁热治疗中的影响。通过控制鞘气中的氧气流量,采用感应等离子体法制备了具有较高磁感应强度的γ-Fe₂O₃纳米粒子。与溶剂热法相比,感应等离子体喷涂仅使用硝酸铁和无水乙醇试剂,大大降低了表面活性剂在样品上的残留风险。通过将γ-Fe₂O₃磁性颗粒与全氟己烷（PFH）在油-水界面处络合,制备PVA@γ-Fe₂O₃-PFH自富氧磁性材料。细胞毒性实验发现,PVA@γ-Fe₂O₃-PFH自富氧磁性材料对人体细胞无明显毒副作用。4、为评估PVA@γ-Fe₂O₃-PFH的磁热治疗性能,考察了PFH、γ-Fe₂O₃、PVA@γ-Fe₂O₃-PFH对MG-63细胞的DNA损伤。结果发现,经PVA@γ-Fe₂O₃-PFH处理的MG-63肿瘤细胞显示出明显增强的DNA损伤,远高于仅用γ-Fe₂O₃或PFH治疗后的结果。