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背景:骨缺陷会影响人体的生理功能。在严重的情况下,它可能导致功能障碍和残疾,甚至致残。骨缺损的治疗方法主要包括自体骨移植以及生物材料填充。但是,自体骨来源有限,会引起新的缺陷。自体骨移植受限仍是临床治疗的关键挑战。在骨再生医学领域中,骨支架的制备促进骨组织工程的发展,在骨组织工程中具有重要作用。目前3D打印与静电纺丝等技术已广泛应用在制备仿生支架中,以模拟天然骨组织,引导骨细胞生长,促进骨缺损修复。因此,制备出具有良好机械性能与生物相容性的骨组织支架,促进骨细胞生长来修复骨缺损仍然具有挑战。目的:本实验结合3D打印技术将聚乳酸(PLA)、丁-乙二酸丁二醇酯(PBSA)和猪骨粉(BM)材料混合,制作成3D打印线材,采用3D打印制备替代骨。本研究通过使用计算机帮助完成设计、快速成型沉积技术制造的PLA/PBSA/BM复合支架,进行组织相容性及成骨性实验研究。方法:1.使用蛋白质酶、脂肪酶等处理猪肱骨,接着通过纳米研磨的方式得到骨粉材料,再混入PLA以及PBSA,通过螺杆挤出机及其他高分子材料成型制备工艺得到最终的骨材料基体,检测不同比例的复合支架的力学性能,确定最佳改性方案。2.使用Live/Dead试剂盒,检测PLA/PBSA/BM复合支架表面上MC3T3-E1细胞的存活率,使用Alamar Blue试剂盒检测MC3T3-E1细胞的增殖情况,并使用荧光染色和扫描电镜方法分析MC3T3-E1细胞的形态结构。3.建立新西兰兔颅骨6mm临界骨缺损模型,分别为空白组,自体骨组,复合材料组。按照既定的术后4周,8周,12周,36周不同时间点将动物处死同时采集标本,进行影像学检查及组织学检测,并用Vitrea Core图像分析软件分析并测定各组骨密度以及骨缺损体积,计算成骨体积与缺损体积的比值,评估PLA/PBSA/BM复合材料的成骨作用。结果:1.当PLA含量80%,PBSA含量10%,骨粉含量为10%时,PLA/PBSA/BM复合材料达到最佳力学性能,弯曲强度为80.1 MPa、缺口抗冲击强度为7.3kJ·m-2。2.将MC3T3-E1细胞接种在PLA/PBSA/BM复合支架上,扫描电镜与荧光染色的结果表明了支架表面细胞的生长情况,发现其有良好的生物相容性。3.Micro-CT扫描与重建:空白组在4周时,边缘见少量成骨,在8周,12周,36周虽然均有新生骨组织生成但缺损处依旧未愈合,存在空洞。自体骨移植组,在4周时就已经愈合,8周,12周,36周时均无明显变化。PLA/PBSA/BM复合材料组,在4周时,仅在边缘少量成骨,在8周,12周,新生骨组织充填,新生骨小梁活跃,但缺损面积仍然较大。36周时,骨组织更加致密,PLA/PBSA/BM复合材料大量降解。4.HE染色结果:4周时,少量成纤维细胞和纤维结缔组织,在8周,12周时,大量成纤维细胞和纤维结缔组织以及骨组织,在36周时,骨组织更加致密。结论:结果表明,3D打印的PLA/PBSA/BM复合支架具有良好的生物学性能和生物相容性,能有效修复新西兰兔的缺损的颅骨,为骨细胞生长提供了良好的微环境,促进骨细胞的生长。这种复合支架在骨组织工程修复领域具有潜在的应用前景。