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摘要由创伤、严重感染、肿瘤切除和先天性骨骼异常引起的骨缺损的重建是骨科手术的主要治疗挑战。骨缺损的修复方法主要为骨移植。其中，钛基植入体因具有优异的生物相容性以及良好的力学性能而被广泛应用于骨科植入体当中。随着3D打印技术的发展，具有精确尺寸及多孔结构的钛合金支架，能进一步解决植入体无法个性化修复、应力屏蔽等问题，具有重大的临床应用前景。此外，利用生物活性分子进行表面功能化，还能够进一步赋予惰性的钛合金植入体表面促血管生成、促成骨细胞矿化等性能，进一步改善其临床使用效果。但是，对于3D打印多孔钛合金支架而言，细胞难以迁移至内部，会造成支架内部缺少血管的长入，骨愈合困难，成为临床亟待解决的问题。<br>　　研究表明，生物活性分子梯度分布表面能够诱导细胞定向迁移，细胞在具有理化变化的材料表面迁移速率会进一步增强。此外，梯度的斜率会影响细胞迁移的速率，梯度斜率越大，材料诱导细胞迁移的效果越明显。因此，在3D打印的多孔支架上构建梯度表面有望诱导细胞迁移至支架内部，实现血管以及骨组织在支架内部生长。但是，对于支架而言，需要细胞从两端向中心迁移，如何实现3D打印多孔金属支架表面双向梯度分布，即支架表面生物活性分子的密度两端低、中心高成为难题。<br>　　针对上述问题，本论文首先设计了具有凸起或凹槽的模块化多孔支架，并通过 3D打印技术进行制备。所制备的支架的模量介于皮质骨和松质骨之间。之后，本论文结合3D 打印以及梯度构建方法，基于巯基和钛羟基的反应在钛合金支架上构建了密度梯度分布的QK多肽。结果表明，QK多肽在支架表面梯度分布，并在4 h饱和时间具有最大的梯度斜率。<br>　　之后，本论文研究了多孔支架与人脐静脉内皮细胞和人骨髓间充质干细胞的生物相容性，发现梯度斜率和内皮细胞迁移成正向关系，且梯度能够通过促进FAK、CXCR4、CDC42、RhoA和Rac1基因上调实现上述效果。PCR实验还表明，4hG组能够通过上调VEGF、CD31和VEGFR-2基因的表达促进HUVECs成血管分化。另外，鸡胚绒毛尿囊膜模型说明梯度支架能够有效促进血管生成。上述结果说明具有最大梯度斜率的支架，能够最大程度地诱导内皮细胞迁移和成血管分化。<br>　　本论文通过新西兰大白兔桡骨骨缺损模型评价了功能化多孔支架的体内生物学性能。硬组织切片的亚甲基蓝品红染色、甲苯胺蓝染色、Van Gieson染色以及Micro-CT等结果表明，4hG组QK梯度接枝的多孔支架能够有效促进血管的生成，促进新生骨向支架中心生长，血管和新生骨在梯度接枝的支架上表现出更优异的活性。4hG组梯度接枝的多孔支架能够促进植入体和周围组织的骨整合，表现出优异的骨愈合效果。<br>　　综上，本论文制备了QK多肽双向梯度分布的3D打印多孔钛合金支架，实现了血管以及新生骨组织向支架中心生长，为解决临床中3D打印支架内部骨长入以及骨整合不良的问题提供了一定的策略。