骨缺损的修复和功能重建研究一直是组织工程领域的研究热点。传统的修复方法包括自体移植和异体移植,但自体移植来源有限,而异体移植容易引发排斥反应等,这些修复方法都存在着一定的局限性。骨组织工程通过将活性因子引入到支架材料上并诱导细胞生长和分化,为骨修复提供了新的思路。骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)是一种可以诱导骨组织形成的细胞因子,若将其与支架直接复合,极易导致其生物活性的丧失。因此,利用微载体负载成骨因子再与支架复合,不仅有利于保持其生物活性,且成骨因子的持续缓释也更有利于发挥其促成骨效果。本课题将骨形态发生蛋白-2(BMP-2)负载到PLGA微球中,随后将其复合到PLLA/PLGA/PCL纳米纤维支架中构建复合仿生骨支架成骨材料,对复合支架的理化性能和体内、外诱导成骨能力进行了研究。具体内容如下:(1)载BMP-2的PLGA(BMP-2@PLGA)微球的制备和表征:首先,采用双乳化法(W/O/W)制备PLGA微球,并研究了微球的微观形貌、粒径大小及缓释性能。扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)结果表明,约81%的PLGA微球粒径在20-39μm之间,微球表面有多孔结构。通过用牛血清白蛋白(bsa)模拟bmp-2生长因子在体外进行蛋白缓释实验,证实bsa可以从plga微球中缓慢释放出来且能持续释放长达1个月。因此,制备的bmp-2@plga微球具有生物活性及应用于骨组织工程的潜力,其释放的bmp-2生长因子可以长效释放以达到促进骨修复的作用。(2)进一步采用热致相分离技术(tips)制备plla/plga/pcl纳米纤维支架并与plga微球进行复合,制备出plga微球与plla/plga/pcl(plga-plla/plga/pcl)的复合支架:将plga微球均匀分散在正己烷与四氢呋喃的混合溶液中,四氢呋喃轻微溶解纳米纤维支架和plga微球的表面,从而将plga微球粘合在纳米纤维支架表面。通过对纳米纤维支架的形貌观察可知,plla/plga/pcl支架在微观上为多孔网络结构,并且该支架孔壁上呈现纳米纤维结构。通过对plga-plla/plga/pcl复合支架进行形貌观察,证实了plga微球能够成功复合到纳米纤维支架的表面,形成的复合支架仍然能够保持三维多孔的纳米纤维结构,plga微球不会阻塞支架本身的多孔结构。通过对plga-plla/plga/pcl复合支架模拟体内环境进行体外降解实验,证实了该复合支架在模拟体液环境中能够降解,预期随着复合支架结构的崩塌,该支架有利于细胞的进一步生长和组织的再生。(3)对bmp-2@plga-plla/plga/pcl复合支架进行生物学评价,包括生物相容性、体外诱导成骨能力和体内成骨能力。结果表明,该复合支架具有良好的生物相容性,适合成骨细胞的粘附和铺展增殖,并且有利于成骨细胞向支架孔内长入,负载的BMP-2生长因子能够更显著地促进成骨细胞的粘附生长和分化,进而促进矿化基质的形成。动物实验结果表明,该复合支架能够使BMP-2生长因子持续作用于植入部位,促进成骨细胞在动物体内分泌骨基质,并矿化而形成新骨。综上所述,本研究构建的载BMP-2的PLGA微球与纳米纤维复合支架作为一种有蛋白缓释载体的复合支架材料能够应用于骨修复,并在体外促进成骨细胞的粘附和增殖,具有促进成骨细胞分化及矿化能力;在体内能够诱导成骨细胞分化为成熟的骨细胞,进而形成矿化基质,具有异位成骨和原位骨缺损修复的能力。因此,本研究为骨缺损修复材料提供了新的思路。