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摘要细菌感染是外科骨种植术中不可避免的并发症，尽管经过严格的消毒和无菌操作，仍然会有5%的感染率存在。由于病原菌污染造成感染会引起植入体松动、脱落，甚至手术失败等严重后果，因此，研究开发兼具抗菌活性和促成骨的生物材料具有重要意义。硅酸钙(CS)作为第三代生物活性材料的典型代表，已被证明具有良好的降解性和生物活性，能在体内促进新骨再生并与宿主骨具有良好的结合力。然而，硅酸钙抗菌能力有限，体外抑菌率约40%。硒(Se)是人体微量元素，近年来研究发现Se具有抗菌、抗肿瘤、抗病毒和增强免疫等多样的生物学活性。其中纳米Se颗粒可预防和治疗金黄色葡萄球菌感染。因此我们设想将纳米Se引入β-硅酸钙以期获得具有良好抗菌性能的Se/β-CS复合材料。<br>　　此外，近年来对骨生物材料的研究主要集中在生物材料对成骨相关细胞的直接作用，而忽视了生物材料植入后引起的免疫反应所介导的间接成骨行为。因此，了解生物材料与免疫细胞的相互作用及其所介导的骨免疫反应对于生物材料的设计具有重要的指导意义。<br>　　由于β-CS具有较快的降解速率，同时，几乎所有的活性成分都有其有效作用的浓度范围，为了确保Se能够持续缓慢释放，纳米Se以单质Se和Se/MSNs两种形式引入β-CS。在Se/β-CS理化性能表征的基础上，进一步对其体外降解性能、抗菌性能、细胞相容性和止血性能进行研究。此外，在本课题前期工作中，分别在医用316LSS表面构建出尺度精确可调的纳米凹坑阵列和介孔二氧化硅(MSNs)纳米凸点阵列。本论文的另一部分工作将比较研究两种不同纳米阵列结构的体外免疫成骨行为。获得如下主要结论：<br>　　采用熔融渗透法制得Se/MSNs，将其与Se引入β-CS分别得到不同Se含量的Se/MSNs@β-CS和Se/β-CS。X射线衍射测试(XRD)结果显示Se/β-CS和Se/MSNs@β-CS中Se为六方晶型。体外降解实验结果表明，Se/β-CS和Se/MSNs@β-CS中Ca离子和Se在1-7天内快速释放，随后趋向稳定。其中，与Se/β-CS相比，Se/MSNs@β-CS中Ca离子和Se具有较慢的释放行为，随着Se含量的提高，Se/β-CS和Se/MSNs@β-CS中Ca离子的释放速度减弱，而Se的释放速度增大。综上可知将Se以Se/MSNs的形式引入β-CS对于Ca离子和Se的缓慢释放起到良好的作用。体外抗菌结果显示，Se与β-CS复合对E.coil具有潜在的协同抗菌作用：β-CS的抑菌率约为40%，而10%Se/β-CS和Se/MSNs@β-CS与E.coil培养12h后抑菌率达到100%，且与Se组和β-CS组存在显著性差异(p<0.05)。将Se引入β-CS后显著增强了β-CS对金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抑菌效果。β-CS中掺Se量仅为1%的样品与S.aureus培养36h后抑菌率达到100%，且与β-CS组相比有显著性差异(p<0.05)。体外细胞(NIH3T3)实验结果表明，β-CS、10%Se/β-CS和10%Se/MSNs@β-CS在浸提液浓度为0.39-6.25mg/mL的范围内有良好的细胞相容性；当浸提液浓度为12.5和25mg/mL时，培养48h后对细胞产生毒性，细胞存活率约为50%。止血实验表明，β-CS和10%Se/β-CS具有良好的止血效果，与纳米Se组(p<0.01)和空白对照组(p<0.001)有显著性差异，10%Se/β-CS的止血时间和失血量(134.6s，1.0g)均较β-CS(149.0s，1.2g)小，但两者间无显著性差异。<br>　　采用阳极氧化法在316LSS表面制得(60.1±6.9)nm的有序纳米凹坑阵列(316LSS pit)，进一步结合浸渍法在316LSS pit表面得到直径为(50.6±6.3)nm的介孔二氧化硅纳米凸点阵列(MSNs dot)。场发射扫描电镜(FESEM)和激光共聚焦显微镜(LSCM)观察结果显示，所有样品表面RAW264.7正常生长。体外细胞增殖实验表明，在培养3天后，MSNs dot对RAW264.7增殖产生促进作用，且与对照组有显著性差异(p<0.01)。荧光实时定量PCP(qPCR)结果显示，MSNs dot抑制了炎症反应相关的TNF-α、IL-1β和IL-6基因表达，并上调了抑炎基因IL-10的表达，且与316LSS pit有显著性差异(p<0.01)；MSNs dot与RAW264.7的条件培养基增强了骨髓间充质干细胞(BMSCs)的增殖能力及成骨基因OCN、OPN和BMP2的表达，与316LSS pit相比有显著性差异(p<0.01)。<br>　　以上研究结果显示，Se的引入显著增强了β-CS对E.coil和S.aureus的抗菌效果，其中Se与β-CS复合后对E.coil具有潜在的协同抗菌作用。同时，Se/β-CS和Se/MSNs@β-CS表现出良好的细胞相容性，Se/β-CS具有显著的止血作用。此外，与316LSS凹坑阵列相比，MSNs凸点阵列表现出潜在的抑炎性及促成骨性能。