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目的:通过体内及体外实验,分析3D打印技术制备的聚乳酸/羟基乙酸共聚物/羟基磷灰石(poly-lactic-co-glycolide/hydroxyapatite,PLGA/HA)可生物降解支架材料的生物相容性及该支架用于大鼠股骨全层骨缺损后,骨愈合过程中的组织病理学变化过程及骨缺损修复效果。方法:1.利用3D生物打印机,以聚乳酸/羟基乙酸和羟基磷灰石颗粒为原料快速成形PLGA/HA三维生物支架。2.体外实验:取3 mm×3 mm×2 mm PLGA/HA支架与小鼠成骨细胞(MC3T3-E1 cell)共同培养14天后,将携带细胞的支架经戊二醛固定、逐级脱水及干燥等步骤,最后经电镜观察细胞在该生物支架上的形态变化、黏附、聚集及生长情况。3.选取30只六周龄、雌性SD(Sprague-Dawley)大鼠,沿双侧股骨长轴作2 cm切口切开皮肤,依次分离筋膜、肌肉和骨膜全层,近股骨头端1/3处制作长4 mm的全层骨缺损模型,深达骨髓腔。左侧股骨为实验肢,缺损处放置无菌PLGA/HA支架,依次缝合周围肌肉、筋膜及皮肤;右侧股骨为对照肢,不予充填材料,仅作分层缝合全层组织。术后于第三天及第1、2、3、4、5周取出双侧术区包含正常骨组织1.5 cm范围内的股骨样本,经脱钙、脱水、透明后石蜡包埋、切片及染色后,光镜下观察组织切片,分析骨创伤愈合过程的组织病理变化。同时通过实时聚合酶链反应(RT-PCR)技术检测成骨相关基因胰岛素样生长因子1(IGF-1)、1型胶原(COL-1)、骨钙蛋白(OC)及骨连蛋白(OPN)在不同时间点的表达,分析两组骨缺损愈合差异。结果:1.3D打印技术制备的PLGA/HA生物支架呈三维立方体结构,内部为均匀分布且相互连通的高密度孔隙,质地均一。2.电镜结果表明PLGA/HA支架呈现为分布均匀、大小适宜且相互连通的多孔隙结构,小鼠成骨细胞(MC3T3-E1 cell)渗透进PLGA/HA支架内部的孔隙,细胞突起与支架材料紧密贴附,细胞膜无皱缩,显示其处于旺盛的代谢阶段。3.离体股骨标本肉眼可见实验组较对照组骨缺损修复进程加快,至第3周,实验组支架完全降解,新生骨质地较硬,边缘与缺损处正常骨边缘一致;术后第5周,实验肢缺损区与周围正常骨组织色、形、质几乎一致,对照肢术区骨质充血明显,与正常骨组织差异较明显。4.HE染色观察可见:在骨缺损修复第5周,实验肢新生骨与周围正常骨组织结构一致,支架完全降解;对照肢新骨仍以编织骨为主,出现少量皮质骨,成骨效果较差。5.RT-PCR结果示:实验肢中IGF-1和COL-1基因的表达在骨修复前两周表达升高,且明显高于对照肢(p<0.05);OC和OPN基因的表达随时间变化逐渐增加,且在第三周明显高于对照肢(p<0.05)。结论:1.3D生物打印机制备的PLGA/HA活性支架具有优良的生物相容性,细胞实验表明,PLGA/HA支架不仅能为细胞的迁移提供轨道,同时能成功促进成骨细胞的聚集和黏附。2.3D打印PLGA/HA生物支架能加快成骨细胞的成熟和分化,加快新骨生成和改建,并且很好的适应股骨该承重部位的运动情况,促进大鼠骨缺损的修复,为PLGA/HA生物支架材料成为诱导骨再生的优良生物材料提供有力的理论依据。