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近年来,糖尿病患病率在世界范围内急剧升高,因糖尿病而引发牙槽骨缺损,导致缺失牙的患者也在逐年升高,糖尿病性骨质疏松,不仅影响牙齿的功能,同时影响义齿的修复或种植。临床资料显示糖尿病缺牙患者,缺牙区牙槽骨常伴不同程度的骨质疏松、骨缺损、软化等病变,因此,促进骨损伤的修复一直是组织工程等领域研究的热点。骨组织工程技术是将机体细胞分离并经体外扩增培养后接种于支架材料上,同时加入促进骨形成的生长因子,移植骨缺损部位,是一种新的潜能的修复方法。骨碎补是中医骨伤科方剂中常用的主药,具有促进骨折愈合、强骨补肾的功效。在本研究中,拟通过3D打印技术构建海藻酸钠/羟基磷灰石水凝胶复合血红素氧合酶-1(HO-1)的腔隙性3D活化支架,应用扫描电镜观察该支架的表面形态及其对骨髓间充质干细胞(MSCs)生长、粘附的影响,并通过加入灌服骨碎补水煎剂的动物血清,采用Real-time PCR、Western blot、Elisa、CCK8、流式细胞术等现代分子生物学手段分析并探讨其对MSCs的增殖、凋亡、迁移、成骨分化能力等生物学功能的作用及可能机制。实验分组为对照组、骨碎补(RD)组、骨碎补(RD)+HO-1组、骨碎补(RD)+HO-1+3D支架组。研究结果显示,扫描电镜下可以观察到3D打印纤维组织材料成多孔状分布,分布不规则;间充质干细胞在3D支架的生长状态良好,细胞形态呈长梭型,多角绒毛粘附于3D支架孔隙中;在mRNA与蛋白水平,转染pcDNA-3.1-HO-1细胞中HO-1表达明显增加;相对于高糖对照组、RD组、RD+H组及RD+H+3D组的间充质干细胞增殖、迁移能力明显增加,细胞凋亡比例明显减少,差异具有统计学意义(P<0.05),其中,RD+H+3D组相较其他三组,增殖、迁移能力最强,凋亡比例最小;此外,在RD+H+3D组中,TIMP-1/MMP-1、Bax/Bcl-2比率明显减少,ALP、BMP-1、OCN、OPN和OPG蛋白表达明显增加,差异具有统计学意义(P<0.05)。该表明骨碎补和HO-1联合使用能够促进抗高糖损伤,通过调节TIMP-1/MMP-1比例促进间充质干细胞迁移,减少Bcl-2/Bax 比例抑制间充质干细胞凋亡,上调间充质干细胞表达ALP、BMP、OCN、OPN和OPG等成骨活性因子,进而促使糖尿病骨损伤再生,加速骨组织愈合,这一发现对应用3D干细胞组织工程技术治疗糖尿病牙槽骨修复具有重大意义。