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摘要研究目的：<br>　　在骨科领域中，严重创伤、骨肿瘤、骨髓炎等多种原因所致的骨缺损十分常见，理想的人工骨材料在促进组织再生和实现骨的自身修复方面具有广泛的应用前景。本实验利用镁离子（Mg2+）可以调控新生骨中矿物质的结晶和形成，促进局部血液灌注的特点，结合聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）良好的生物相容性和完全的生物降解性，以及磷酸三钙（TCP）良好的机械性能和生物相容性的特点，通过设计梯度Mg2+含量的支架，利用3D生物打印技术打印含Mg2+的新型PTM复合支架（PLGA/TCP/Mg），研究不同镁盐配比支架对大鼠股骨缺损愈合的修复作用，同时在体内验证骨缺损区域植入支架后对新生血管生成的促进作用，为骨缺损的治疗研发一种新材料。<br>　　研究方法：<br>　　本实验通过低温沉积3D打印机（CLRF-2000-Ⅱ，中国）打印出四种不同Mg2+含量的支架，PT、PT5M、PT10M、PT15M（Wt（Mg）%=0∶5∶10∶15）,通过扫描电镜（SEM）、扫描探针显微镜（SPM）、力学测试机、pH计对所打印的支架进行表征测试分析，通过提取支架的浸出液与细胞共培养，测试支架的生物相容性。建立SD大鼠股骨环形半缺损髓内钉内固定模型，缺损位于右侧股骨中段，长5mm、深1.5mm，设置对照组及梯度Mg2+含量的支架实验组，检测时间点为植入支架后4、8和10周（W），以探索PTM支架促进新骨形成及缺损区新生血管生成情况。<br>　　实验分两阶段进行，第一阶段，造SD大鼠股骨缺损，对照组（CON组）不植入支架，支架组植入PT支架、PT15M支架，植入术后第3d、第7d取大鼠静脉血，行生化检测探究支架在体内的生物毒性。术后4W通过X-ray观察支架植入后骨痂生长情况；通过Western blot的方法检测成骨蛋白表达水平。第二阶段，分别植入PT支架、PT5M支架、PT10M支架、PT15M支架，术后4W，取右侧股骨脱钙后行组织染色和免疫组织化学染色，观察骨痂生长情况以及目标蛋白表达定位和表达水平，同时通过Micro-CT观察术后8W骨缺损部位愈合情况。<br>　　研究结果：<br>　　通过检测支架理化性质，结果显示各组支架的孔径大小平均值在480-560μm之间，具体为：PT:493μm；PT5M:491μm；PT10M:551μm；PT15M:487μm，各组之间的差异并无统计学意义（n=3）；扫描电镜结果显示支架孔径规则，呈圆形，内连接规整，同时扫描电镜图观察到支架表面粗糙，结合原子力显微镜检测结果确定支架表面粗糙度（Ra）结果：PT:172.667±47.585nm；PT5M:72.333±9.908nm；PT10M:133.667±28.885nm；PT15M:383.333±95.500nm。能谱仪显示镁元素和钙元素在支架中均匀分布，镁元素和钙元素的半定量结果符合支架打印的成分配比趋势；支架体外降解实验结果显示：PT15M组支架降解释放的Mg2+浓度为42mmol/L，是PT10M组浓度的两倍；体外CCK-8实验结果显示间充质干细胞与支架共培养后，各组细胞依旧增殖，确定支架对细胞具有良好的生物安全性。<br>　　将支架植入SD大鼠骨缺损模型后，术后4W的Western blot结果显示，PT15M组成骨蛋白RUNX2和OPN表达量明显高于空白对照组和PT组；植入支架后4W、8W和10W X-ray结果显示，PT10M和PT15M组骨痂生长最快，同时在术后8W的结果来看，骨痂塑型过程也明显快于对照组和PT组；免疫组织化学染色结果显示，术后8W时，PT10M组CGRP的分泌最高，同时，CD31和VEGFA的表达也在PT10M中最为明显，这种趋势在成骨相关蛋白RUNX2,SP7和OPN的表达量上也保持一致；血液生化检测显示PT15M组大鼠肝功能、肾功能指标与对照组相比皆无明显差异，术后4W和8W各支架组的心脏、肝脏、脾脏和肾脏组织切片未见明显组织结构破坏，未见明显炎症细胞浸润。<br>　　研究结论：<br>　　多孔PTM支架孔径大小为480-560μm，利于血管长入，为新生骨的生长提供营养物质并带走代谢废物，一定的表面粗糙度利于细胞的粘附，同时支架具有生物安全性，并不影响体内细胞的增殖；镁元素和钙元素的均匀分布为支架降解过程中Mg2+和Ca2+的稳定释放提供可能；支架降解过程中释放出的Mg2+浓度特点表明支架中Mg2+的含量决定了Mg2+的释放速度；体内实验结果中，无论是影像学结果，或者组织学结果，PT10M组骨痂形成和塑型都明显快于另外三组，同时结合免疫组化结果提示：PT10M组促进SD大鼠骨缺损的修复可能通过促进CGRP的分泌来调控血管生成和骨髓间充质干细胞成骨分化共同作用而促进大鼠骨缺损愈合，并且支架在体内降解过程中不会对机体产生明显毒性。