摘要背景:氧化镁纳米粒具有优异的生物相容性、生物可降解性及抗菌性能,被认为是骨再生材料的潜在候选物.然而,目前的研究主要集中于氧化镁纳米粒对单一细胞类型的影响,其对多细胞协同作用的调控机制尚不清楚.目的:探讨氧化镁纳米粒对骨髓间充质干细胞成骨分化和人脐静脉内皮细胞血管生成的调控作用,验证其在体内骨缺损修复中的实际效果.方法:①采用均匀沉淀法制备氧化镁纳米粒,表征其粒径、电位、不同储存条件下的稳定性、细胞毒性、血液相容性和大鼠体内急性毒性反应;②将不同质量浓度(0,25,50,100 μg/mL)的氧化镁纳米粒分别与大鼠骨髓间充质干细胞共培养,成骨诱导后进行碱性磷酸酶活性、矿化结节形成、成骨相关基因与磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信号通路表达检测;利用基质胶实验,将不同质量浓度(0,25,50,100 μg/mL)的氧化镁纳米粒分别与人脐静脉内皮细胞共培养,检测血管生成与血管生成因子表达;③在24只SD大鼠颅骨两侧各制作1个直径 5 mm的圆形骨缺损,随机分4组干预,将质量浓度[0(对照),25,50,100 μg/mL]的氧化镁纳米粒悬液直接注射到骨缺损部位,每组6只,术后4,8周进行骨缺损部位Micro-CT检测,术后8周进行骨缺损部位苏木精-伊红与Masson染色.结果与结论:①氧化镁纳米粒水合粒径为(80±20)nm,多分散指数为0.129,表面电位为(30.29±2.10)mV,在室温条件下储存于PBS中具有良好的粒径与电位稳定性;氧化镁纳米粒具有良好的细胞相容性与血液相容性,在大鼠体内急性毒性实验中未见明显组织毒性损伤.②随着氧化镁纳米粒质量浓度的增加,大鼠骨髓间充质干细胞内碱性磷酸酶活性、矿化结节形成、成骨相关基因与磷脂酰肌醇3-激酶、磷酸化蛋白激酶B的表达均升高;随着氧化镁纳米粒质量浓度的增加,人脐静脉内皮细胞的血管形成、血管生成因子表达均增加.③Micro-CT检测结果显示,氧化镁纳米粒处理组骨缺损区域新骨形成显著高于对照组,并且新骨密度随着氧化镁纳米粒质量浓度的增加而提高;苏木精-伊红与Masson染色显示,随着氧化镁纳米粒质量浓度的增加,骨缺损部位骨组织再生、胶原纤维重建及血管生成逐渐改善.④结果表明,化镁纳米粒可能通过调控磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信号通路促进骨髓间充质干细胞的成骨分化和血管生成,有效促进骨缺损的愈合.