外伤、炎症、肿瘤造成的骨损伤尤其是大段骨缺损的修复是骨科医师面临棘手的难题。骨移植术是常规治疗方法。然而自体骨来源受限，异体骨可能传播感染性疾病等问题促使人们不断的研究新型的骨替代材料。Urist发现骨形态蛋白(BMP)以来40年间，人们一直热衷于研制、开发、改良BMP承载缓释系统(Drug Delivery System)，植入局部修复骨损伤。近二十年来组织工程学的创立与飞速发展，给骨再生的研究带来了新的技术路线和希望。广义的组织工程研究范围包括了非细胞型的生长因子承载缓释系统与经典的细胞型骨组织工程研究，两种技术路线相互联系又相对独立。其共性是载体材料或细胞外基质材料的合成与革新成为研究的重点与难点。 本研究采用材料学自组装技术的原理，以Ⅰ型胶原蛋白为分子模板，引导钙磷盐在液相中的矿化，制备具有天然骨基质层状结构的羟基磷灰石／胶原复合材料，并以热致分相法制备了羟基磷灰石／胶原-聚乳酸复合三维多孔框架，应用于BMP承载缓释系统及细胞型骨组织工程的细胞外基质材料2种相互联系又相对独立的骨再生技术路线。并探讨了材料与种子细胞的选择、处理与优化。此外，研究了低能量脉冲超声波(LIPUS)及动态力学信号对骨组织工程常用种子细胞生物学特性的作用。 本研究进行了四大部分的实验：1．羟基磷灰石／胶原-聚乳酸三维多孔框架的制备成形与分析；2．非细胞型骨组织工程研究：羟基磷灰石／胶原-聚乳酸三维多孔框架在BMP承载缓释系统中的应用；3．细胞型骨组织工程研究：羟基磷灰石／胶原-聚乳酸三维多孔框架应用于细胞外基质材料；4．人骨髓基质细胞、骨膜细胞细胞生物学研究。得到以下结论： 1．用Ⅰ型胶原为分子模板指导钙磷盐在液相中的矿化，我们可以得到具有与 ＄。fkkq4deftwel一 天然骨基质层片结构相似的羟基磷灰石／胶原（HAC）复合材料。 二．用热致分相法可以制备出孔隙率＞90％、模量～30MPa、孔隙直径界于50～ 300微米的三维多孔羟基磷灰石胶原－聚乳酸（HAC－PLA）框架材料。兔背部肌 袋植入及与细胞共培养实验证实其具有良好的生物相容性。 3．三维多孔 HAC－PLA框架复合 bBMP后植入兔挠骨 15nun节段性骨缺损模 型内，口周后缺损完全修复，组织切片显示骨皮质连接完整而材料内部尚有较 多材料存留。 4．通过乙醇预湿化处理后，以疏水性强的PLA为主体的材料框架亲水性能得 到较大改善，吸附水量提高5七倍。BMP在材料框架内部的分布更为均匀合理。 5．三维多孔HAC－PLA框架预湿化处理后复合bBMP，植入犬挠骨20mm骨 缺损模型，术后4周骨皮质即得以完全连接，术后24周患侧骨密度高于正常对 侧，组织切片示仅有极少量材料存留。 6．胶原酶预泪化后贴壁接种的联合法分离骨膜细胞，有效的弥补了组织块法 和酶消化法各自的缺点，能够在较短时间内获得大量的高纯度的成骨前体细胞， 有望成为骨组织工程种子细胞培养的常规方法。 7．10“’M的地塞米松能够有效的促进骨髓基质细胞的分化，同时对细胞生长 无明显影响。FGF在促进细胞增殖的同时，显著抑制了ALP的表达，导致种子 细胞的成骨活性下降。而对于骨膜细胞，rhBMPZ在维持细胞正常生长分裂的 前提下，能显著促进骨膜细胞向成骨细胞分化。 8．本研究分离的兔骨膜细胞以 500ng／ml的 rhBMPZ处理后，与改善亲水性 后的HAC－PLA三维多孔框架复合，构建了细胞－材料复合体。电镜显示细胞能 够在材料内部生长增殖并分泌细胞外基质。植入裸鼠背部皮下8周后孔隙内有 骨基质形成。 9．低能量脉冲超声波对人骨髓基质细胞、骨膜细胞的生长增殖、蛋白与DNA 的合成无明显的促进或抑制作用。LIPUS促进骨膜细胞ALP活性，骨钙素的分 泌及钙结节的形成：而对骨髓基质细胞的分化标志物无明显影响。 10．5％、IHz、2小时／天的动态力学刺激对人骨膜、骨髓基质细胞的生长增殖、 一3一 ＄。fkk＃4＋＃4WI一 蛋白与DNA的合成无明显的促进或抑制作用。接受力学刺激信号后骨膜细胞 受维生素D3刺激后分泌骨钙素显著增加，而骨髓基质细胞则显著下降。