背景:骨折是创伤骨科最常见的临床疾病,通常由外伤引起。除去一些可以选择保守治疗的骨折,大部分骨折仍然需要手术来治疗。而对于骨折的手术治疗,近百年来骨科医生一直无比信赖的武器就是钢板和钢钉等内固定器械。但是随着科技的发展,骨折内固定装置也逐渐发展到瓶颈。最关键的是,骨科医生逐渐发现传统内固定有一些不足,所以科研先驱们一直想着通过研发一种类似“骨胶水”的材料来应付这些传统内固定装置无法应对的骨折情况。但是生物降解性和生物安全性等问题都严重制约着骨黏合剂进一步的临床应用,因此对于骨黏合剂生物活性方面的提高与创新仍然是科研工作与临床工作中共同面临的难题。最近,具有骨传导生物活性和出色结构设计的仿生类多组分骨黏合剂引起了骨科界和材料工程界科研工作者的极大兴趣,并且被认为是作为骨黏合剂治疗修复骨折的可行性方案。能够在固化后持续发挥其生物活性的骨黏合剂的工作原理类似支架,被命名为“液体支架”。另外很多研究的设计思路是将骨黏合剂作为一种贴片,固定在骨折断端的两侧骨皮质上,这样的固定方式有些类似于钢板,但不同的是骨黏合剂在应用时是液体或胶体,固化后才变为固体。这种骨黏合剂被命名为“液体钢板”。对于骨黏合剂的进一步研究,主要就集中在对于“液体支架”类骨黏合剂,要发展其骨传导性和骨诱导性,而对于“液体钢板”类骨黏合剂,要发展其力学性能,包括其黏附强度和固化后的机械强度。另外在骨黏合剂的体内动物模型验证中,并未有统一的模型验证标准,很多骨黏合剂的体内动物实验使用的是颅骨缺损模型,这种模型并不能真实反应骨黏合剂的体内修复长骨骨折的效果。因此,也需要建立规范化的具有可重复性的动物骨折模型以供体内修复效果的实验验证。目的:探索功能性复合骨黏合剂作为“液体支架”和双酯类骨黏合剂作为“液体钢板”修复骨折的能力,并开发制作平行性较好的动物骨折模型用来验证骨黏合剂的体内修复效果,从而为开发适合临床应用骨折固定修复的骨黏合剂提供前期实验基础。实验方法:针对目前存在的主要挑战,我们设计并制造了双酯类骨黏合剂和功能性复合骨黏合剂,表征了它们的理化特性,并研究了多种骨黏合剂以不同方式固定修复骨折的治疗作用。具体研究方案包括以下三个方面:（1）设计并制备双酯类骨黏合剂和功能性复合骨黏合剂,首先利用缩聚反应合成PGS（聚葵二酸甘油酯）,然后使PGS与IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯）进行预混制得PGS+IPDI双酯类骨黏合剂。我们又制备了两种经多巴胺修饰的无机纳米粒子n HA（纳米羟基磷灰石）和n BG（纳米羟基磷灰石）。经过双酯类骨黏合剂与无机纳米粒子的共混,我们制得功能性复合骨黏合剂PGS+IPDI+n HA和PGS+IPDI+n BG。接下来,在体外条件下对各种骨黏合剂的理化特性进行表征,包括骨黏合剂的体外黏合拉伸强度、核磁、红外、亲水性等。（2）在进行体内实验前我们验证了不同配方骨黏合剂的生物降解性和细胞毒性。并且由于我们要将PGS+IPDI双酯类骨黏合剂以“液体钢板”的方式固定在骨折断端两侧骨皮质上,我们以预实验的方式用磷酸酸蚀剂预处理骨皮质表面,证明磷酸酸蚀可以使骨皮质表面变得粗糙,增强骨黏合剂与骨皮质结合的黏合强度。（3）选用SD大鼠利用3D打印截骨导板成功构建大鼠单侧胫骨45°斜形骨折模型,手术造模后使用各种骨黏合剂对骨折进行固定修复,其中包括“液体支架”和“液体钢板”的两种固定方式,并设立对照组。在不同时间点观察骨折愈合情况。通过X线、肢体长骨长度测量、Micro-CT、H＆E染色、Masson染色、骨组织三点应力实验以及免疫蛋白电泳来验证不同实验组之间的骨折修复效果。实验结果及结论:在这项研究中,我们通过PGS、IPDI、n HA或n BG的共混制备获得了多种配方的骨黏合剂,包括双酯类骨黏合剂和功能性复合骨黏合剂。各种类型骨黏合剂均具有良好的黏合强度、良好的亲水性和良好的生物降解性,通过细胞实验也验证了各种类型骨黏合剂的生物安全性。利用纳米羟基磷灰石和纳米生物玻璃赋予骨黏合剂骨传导能力,通过无机纳米粒子周围的聚多巴胺涂层释放的多巴胺分子富集骨折部位周围蛋白来赋予骨黏合剂骨诱导能力。这些良好的生物活性保证了植入骨折间隙的骨黏合剂并不会作为屏障抑制骨折愈合,反而在固定骨折,维持长度的同时促进骨折愈合。此外,双酯类骨黏合剂能够像钢板一样牢牢固定骨折断端两侧的骨皮质,骨皮质经过磷酸酸蚀剂的预处理,增加了粗糙程度,也增加了骨黏合剂的黏合强度,提高了骨折固定的稳定性,同样起到了促进骨折愈合的作用。另外本研究动物实验部分通过3D打印截骨导板的方法,成功制作了SD大鼠单侧胫骨45°斜形骨折模型,该骨折模型可重复性好,可用来验证骨黏合剂的体内骨折模型修复效果。理论条件下,此制备方法制作的骨折模型可用于验证任何内固定方式对于简单骨折（横形骨折和斜形骨折）的治疗效果。综上所述,功能性复合骨黏合剂可以像“液体支架”一样作用于骨折缝隙,而双酯类骨黏合剂可以像“液体钢板”一样作用于骨折两端,这两种固定修复方式均有助于骨折的愈合,且在动物模型中得到可靠验证。