具有类骨质孔状再生通道的承力纳米复合支架及其成骨机制研究

组织工程支架是骨组织成功再生的重要物质和结构基础。近年来类自然骨各向异性结构的支架在体内外评价中表现优越，但仍难以提供临床需求的力学支撑，无法满足临床对其力学强度、血管化及骨完全长入的复杂要求，也缺乏此特异结构对骨前体细胞行为的影响和在位成骨机制的系统研究。本项目在制备具各向异性结构的纳米羟基磷灰石/聚酰胺(nHA/PA)复合多孔支架的基础上，对成型后的支架再塑化处理，在保持类骨质孔状组织再生通道的同时，提高其力学性能。拟通过细胞和分子生物学实验对比研究细胞在不同取向孔结构的nHA/PA支架中的生物学行为；兔的颅骨和桡骨缺损修复实验对比研究其在非承力和承力位的组织响应，考察支架内部血管化、骨组织长入与存活情况以及BMP-2的表达和其信号传导通路关键转录因子表达。期望在承力取向支架制备上取得技术突破，为临床提供急需的高性能骨修复支架，同时解析支架不同取向结构影响成骨过程的分子生物学机制。

本项目针对传统的 “海绵状”不规则各向同性孔隙结构的骨组织工程支架因连接大孔间的通道较小使细胞和组织很难渗透到支架的内部的“瓶颈”问题，设计制备出了孔径约为300μm，孔道成管状排列的纳米羟基磷灰石/聚酰胺（nHA/PA）取向孔结构支架，并对nHA/PA复合支架的制备工艺参数和成型后支架的力学增强进行了研究，结果显示采用50kGy剂量的γ-射线辐照可较显著提高nHA/PA66多孔复合支架的力学性能。体外细胞实验显示细胞沿着取向孔结构的nHA/PA支架的孔道长入支架内部，克服了细胞难以渗透长入传统“海绵状” 各向同性孔结构支架内部的缺点。动物实验结果表明，本研究制备的孔道成管状排列的纳米羟基磷灰石/聚酰胺取向孔结构支架利于骨组织向支架内部长入和支架内部血管化，在骨组织再生修复领域具有很大的应用潜力。