组织工程学是应用工程学和生命科学的原理和方法来认识正常或病理状态 下的哺乳类组织的结构与功能的关系，并研制生物性替代物以恢复、维持或改 善其功能。它的确立和发展有赖于组织培养、材料科学及器官移植学的进步， 是在生物材料学同生物活性物质相结合，通过与机体相互作用而促进组织修复 的基础上形成的交叉学科。 口腔医学领域的组织工程是人体组织工程学研究一个重要组成部分。其中 下颌骨缺损的修复是目前口腔组织工程的研究热点。目前研究主要包括：①种 子细胞的体外培养;②细胞种植基质材料即支架材料的研究开发;③组织培养 中各种因子的调控作用。作为种子细胞种植的基质，支架材料发挥着重要的作 用，也是目前骨组织工程的研究重点。在本课题中，我们以无机材料CPC和A/W 生物玻璃为基础，通过控制其孔径、孔隙率和Ca/P比和加入碳酸盐等途径制备 出具有较大孔隙率和孔径尺寸的多孔碳酸磷酸钙骨水泥(porous carbonate calcium phosphate cement，pc-CPC)和多孔生物玻璃(porous bioactive glass， p-BG)，探讨其是否适合作为骨组织工程的支架材料进行兔下颌骨的修复。 目的制备pc-CPC和p-BG，使其具有良好的仿生性，可控的孔隙率、孔径尺寸 和降解率。研究这两种材料对成骨细胞的细胞相容性和作为骨组织工程的支架 材料加速兔下颌骨缺损修复过程的可行性。 方法(1）pc-CPC的制备。将磷酸四钙和无水磷酸氢钙粉末不同摩尔比混合均匀 得到CPC粉。将CPC和碳酸纳粉末按一定比例混合均匀，并将其与石蜡(粒径 为400 μ m～500μm)和固化液体按一定比例混合，制模后经固化、溶去致孔剂、 干燥后获得具有不同钙磷比、孔隙率和碳酸根含量的pc-CPC。进行孔隙率、扫 描电镜、抗压强度、降解率等检测。 (2)p-BG的制备。以A/W高强度致密生物活性玻璃陶瓷材料组成为基础，通 过采用添加受压产生塑性变性的塑性成孔剂制备p-BG。对所制备的材料进行微 观结构和形貌分析，孔隙率和抗压强度的测定。 (3)兔骨髓基质干细胞的原代诱导培养。诊断试剂抽取兔的骨髓，选择较为 经典的贴壁筛选法，原代培养BMSCs。然后在成骨诱导培养液中诱导分化而成成 骨细胞。并对其进行倒置相差显微镜观察，碱性磷酸酶和钙结节鉴定和生长曲 线的绘制。 (4)p-BG和pc-CPC体外细胞相容性研究。诊断试剂利用两种材料的浸提液 对BMSCs进行培养，检测其对BMSCs增殖活性、ALP活性、细胞周期、I型胶原 表达的影响。并将细胞和两种多孔材料复合，形成pc-CPC/cell和p-BG/cell， 扫描电镜观察细胞在材料表面的粘附和生长状况。 (5)p-BG和pc-CPC作为骨组织工程支架材料修复兔下颌骨缺损的实验研究。 pc-CPC、p-BG、pc-CPC/cell、p-BG/cell四组，每组6个样本，分别双侧植入 大小为1cm× 0.6cm×O.3cm的兔下颌骨缺损中，术后2、4、8周对植入部位进 行大体观察、组织切片HE染色、Masson三色法染色和扫描电镜观察。 结果(1）pc-CPC的制备。pc-CPC孔径可达400 μ m～500 μ m，孔分布均匀，连通 率高。随着致孔剂用量的增加，材料孔隙率增大，抗压强度下降。钙磷比降低， 碳酸根含量的增加，都会导致材料降解速率的增加。 (2)p-BG的制备。p-BG随着致孔剂用量的增加，孔隙率增大。孔隙率随致 孔剂含量增加而增加。样品抗压强度随孔隙率的升高而显著降低，成孔剂粒径 不同时，抗压强度没有显著性改变。 (3)兔骨髓基质干细胞的原代诱导培养。利用贴壁筛选法培养的BMSCs镜下 观察细胞形态呈成纤维细胞样，贴壁生长，碱性磷酸酶染色呈阳性，钙结节生 成，增殖状态良好。 (4)p-BG和pc-CPC体外细胞相容性研究。两种材料的浸提液均对成骨细胞 的增殖活性、碱性磷酸酶和I型胶原的分泌、细胞周期没有不良影响，其中两 种材料的浸提液在3d时对细胞增殖活性有促进作用。细胞在两种材料表面8h 时即粘附生长，完全伸展。 (5)p-BG和pc-CPC作为骨组织工程支架材料修复兔下颌骨缺损的实验研究。 动物实验结果显示，术后2w，大体观察显示实验各组骨缺损处已被部分骨痂覆 盖，pc-CPC/cell和p-BG/cell两组组骨痂面积大于pc-CPC组和p-BG组，pc-CPC 已碎裂，p-BG边缘处有破碎。组织切片观察显示pc-CPC组和p-BG组骨基质主 要分布在靠近原有骨的骨壁处，而pc-CPC/cell和p-BG/cell两组骨基质呈散 在分布，胶原纤维分泌活跃。扫描电镜结果显示胶原纤维丰富，p-BG较pc-CPC 结构保持完好。4周时，大体观察显示pc-CPC/cell和p-BG/cell两组骨痂厚度 大于pc-CPC组和p-BG组，pc-CPC材料破碎，只有中间部分尚呈团块状，p-BG 边缘有破碎现象，但是中心区破碎成较大的碎块。组织切片观察显示可见 pc-CPC/cell和p-BG/cel l两组骨基质形成分别较pc--CPC组和p-BG组偏多，面 积较2周时增加，胶原纤维丰富。扫描电镜观察显示胶原纤维生成旺盛，p-BG 结构相对完好。8周时，大体观察显示实验各组骨痂基本和正常骨面高度一致， 硬度较大，和正常骨无明显差异。pc-CPC剩余少量颗粒样结构，p-BG尚有部分 块体。组织切片观察显示实验各组骨缺损部位已大部为骨基质占据，p-BG材料 残余较pc-CPC多，胶原纤维丰富。扫描电镜观察发现胶原纤维丰富，可见钙化 的新骨。 结论(1）对于pc-CPC而言，致孔剂用量的调整可以控制孔隙率和抗压强度。材 料的降解性则与钙磷比和碳酸根含量有关。(2)p-BG宏观孔孔径取决于成孔剂粒 径;孔隙率和抗压强度可通过改变致孔剂的添加量来控制;抗压强度由致孔剂 的添加量决定。(3)采用贴壁筛选法对骨髓基质干细胞进行原代培养，并向成骨 方向诱导分化而成的成骨细胞，适合作为骨组织工程的种子细胞。(4)pc-CPC和 p-BG均表现出良好的细胞相容性，适合作为细胞种植的基质材料。(5) pc-CPC/cell和p-BG/cell复合体与pc-CPC和p-BG相比可加快骨缺损修复的进 程，促进早期愈合。 关键词：磷酸钙骨水泥 生物玻璃 骨髓基质干细胞 组织工程 骨缺损