外伤、肿瘤、病理性骨折等造成的骨缺损是临床常见疾患,骨组织工程为骨缺损修复提供了重要的选择性策略,将具有成骨潜能的细胞诱导分化、增殖并种植到生物降解的支架材料上,形成组织工程化人工骨,植入骨缺损处,支架材料的有机部分在体内降解后被吸收或者排出体外,而无机部分则在生理调节作用下经过溶解沉析和颗粒重排与人体内的钙源一起生长成为“活性”的骨组织。目前,许多外科领域、生物材料领域和组织工程领域专家都致力于骨修复材料的多级仿生及生物适配分子机制研究。羟基磷灰石具有良好的生物相容性、骨传导性、骨诱导性和可降解性而广泛应用于骨组织工程研究。目前关于支架的表面粗糙度或微纳米多级仿生研究较少,模板法调控支架材料的形貌为其研究提供了一种方法。人脂肪源干细胞(human adipose-derived stem cells,hASCs)具有良好的增殖能力和多向分化潜能,同时其来源丰富、取材方便、培养简单且不涉及伦理道德问题,因此被广泛应用于骨组织工程研究。本研究构建了微纳表面仿生羟基磷灰石支架,并且将其植入SD大鼠颅骨缺损处,体内观察其成骨修复效果,并研究了该支架上hASCs成骨相关基因、整合素基因和蛋白、黏着斑蛋白的表达变化。本文的研究内容主要分为以下三个部分:1.采用胰酶消化法和组织块培养法,原代培养hASCs,一利用流式细胞术检测其表面标志物及其纯度,二对其进行成骨分化诱导,了解其成骨分化性能。结果,流式显示阳性标志:CD90(100.00%)、CD51(99.90%)、CD29(93.70%)和CD105(14.10%),ALP、茜素红和成骨蛋白表达均阳性。结论,原代培养的hASCs具有良好的增殖能力及较高纯度,且具有良好的成骨分化能力,可以应用于骨组织工程的研究。2.利用水热合成法合成具有纳米毛刺的微米级羟基磷灰石粉体经过压片高温烧结构建了微纳表面的仿生羟基磷灰石支架,并对其进行表征、生物学特性检测,用其填补SD大鼠颅骨缺损研究。结果,构建了3种具有不同微纳表面结构的支架HAp600,HAp800,HAp1000,FTIR表明三组支架的化学成分相同,活死染色和CCK-8检测表明其均具有良好的生物相容性,生物力学测试缺损部位的最大载荷和刚度均与自体骨移植无显著差异,micro-CT监测指标骨密度和新生骨量均较空白组高,HE、Masson染色显示有新生骨形成,并有新生血管、哈弗斯管及骨髓腔形成。结论,本实验的各组支架材料具有相同的化学成分和不同的表面形貌,并且具有良好的生物相容性以及良好的促成骨、促成血管能力。3.本部分实验,主要探讨不同微纳表面结构仿生生物陶瓷上hASCs的整合素及成骨相关基因和蛋白表达变化。方法,qRT-PCR检测成骨相关基因和整合素基因的表达,整合素α5β1、β1和actin的免疫荧光共染色;黏着斑蛋白vinculin、paxillin与actin的免疫荧光共染色。结果,随着烧结温度的升高,成骨相关基因ALP、RUNX2、OPG升高,整合素基因α5、αV、β1升高,β3降低,整合素蛋白α5β1、β1和黏着斑蛋白vinculin、paxillin一致增高。结论,整合素α5β1信号通路可能在该仿生生物陶瓷促进hASCs成骨分化中发挥重要作用。