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大面积骨缺损的修复与重建一直是医学研究热点,由于间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)招募到缺损区后向成骨细胞分化障碍,缺损往往难以愈合。聚乙烯醇/β-磷酸三钙(polyvinyl alcohol/β-Tricalcium phosphate,PVA/β-TCP)骨组织工程支架可模仿天然骨组成成分和小梁结构,是具有潜力的新型骨修复材料。聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)是应用广泛的可生物降解医学高分子材料,经美国食品药品管理局认证可作为药物释控体系。此外,由于其良好的韧性和易加工性,PCL常用做支架表面涂层以改善材料脆性。然而与自体骨相比,现有支架材料的骨诱导能力有限。因此将骨诱导性物质与支架材料结合是提高支架骨再生能力的关键。二甲双胍(Metformin,MET)作为降低外周血糖水平的小分子药物,参与糖代谢、脂代谢、心血管系统调节、抗炎等多项生理作用,并呈剂量依赖性的激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMKP)信号通路,诱导细胞成骨分化。因此,本实验拟通过低温3D打印技术开发负载MET的PVA/β-TCP/PCL复合支架,通过评估支架的理化性能、药物缓释能力以及体外生物相容性,初步探讨其作为人工骨的潜能。1、首先,本实验运用低温3D打印技术和打印后PCL涂层处理成功制备了PVA/β-TCP/MET/PCL复合支架(PTMP),进一步利用扫描电镜、检测孔径和孔隙率、测试力学性能和水接触角,来探讨支架的理化特性。结果显示:PTMP的具有相互连通的孔隙,可见PCL以薄层样结构存在于支架表面。PTMP的力学强度显著提升,压缩强度和压缩模量分别达到(3.81±0.53)Mpa和(97.40±6.37)Mpa,同时涂层并不会堵塞支架孔隙,PTMP的孔径约500μm,孔隙率为(64.38±1.09)%。支架的水接触角为(79.0±4.89)°,在亲水范围内。PTMP的理化特性满足人体松质骨的要求,为细胞迁移和营养物质运输提供了良好的组织结构。2、在14天内通过定期收集并检测支架浸提液的OD值,分析支架中MET的释放规律,揭示PCL涂层对药物的控缓释作用。结果显示:相较于PTM中药物的快速释放,PTMP则一直呈缓慢释放的状态,至14天药物总释放率为(47.55±6.92)%。这暗示PCL涂层起到了良好的药物控缓释作用,可避免短时间内支架中的二甲双胍突释。3、通过细胞毒性试验、荧光免疫染色、细胞增殖实验,评估支架的生物相容性,观察在掺入MET后,支架在细胞黏附和增殖行为中的优势。结果显示:PTMP无毒性效应,支持细胞在支架上的黏附生存。低温打印过程保留了MET的生物活性,MC3T3-E1与PTMP共培养至第5天,细胞增殖速率明显提升。这证实了PTMP可以促进MC3T3-E1增殖。