【摘 要】
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通过材料表面物理和化学性质调控干细胞分化行为,进而实现组织修复与再生,是新型生物材料表面设计的核心。本论文旨在对羟基磷灰石(HA)多孔支架表面进行拓扑结构与化学成分的优化设计,研究其对干细胞成骨分化行为的调控作用,通过对材料表面物理与化学改性处理实现具有良好成骨性能的HA多孔支架的构建。为了给细胞提供营养物质及代谢废物的递送通道,构建有利于细胞和组织长入的微环境,本论文基于3D打印技术,探索HA粉
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通过材料表面物理和化学性质调控干细胞分化行为,进而实现组织修复与再生,是新型生物材料表面设计的核心。本论文旨在对羟基磷灰石（HA）多孔支架表面进行拓扑结构与化学成分的优化设计,研究其对干细胞成骨分化行为的调控作用,通过对材料表面物理与化学改性处理实现具有良好成骨性能的HA多孔支架的构建。为了给细胞提供营养物质及代谢废物的递送通道,构建有利于细胞和组织长入的微环境,本论文基于3D打印技术,探索HA粉体合成、浆料配制及相关打印参数等重要因素,成功制备具有贯通孔结构的HA多孔支架,支架尺寸及孔结构可控。在此基础之上,选用HA多孔支架为基底材料,通过化学水热合成成功在支架表面原位构建了类六棱柱微阵列。支架表面所构建的微阵列为高度取向的HA晶体,具有排列均匀有序的特点。此外,以脂肪间充质干细胞（ADSCs）为种子细胞,研究支架表面微阵列对ADSCs增殖、成骨分化等行为的调控作用。结果表明支架表面类六棱柱微阵列不存在明显的细胞毒性,可显著上调细胞成骨分化相关标志基因（如BMP2、OCN、OPN等）及蛋白的表达。支架表面微阵列实现了对干细胞定向分化的调控,有利于提升HA多孔支架的成骨性能。进一步在HA多孔支架表面类六棱柱微阵列构建的过程中同时引入Sr2+,该过程不影响HA多孔支架表面类六棱柱微阵列的形貌及晶体构型,同时可实现Sr2+的可控释放。实验表明Sr2+掺杂表面微阵列具有良好的生物相容性,可显著促进细胞成骨分化相关标志基因（如ALP、BMP2、OCN等）及蛋白的表达,实现了材料表面微阵列与Sr2+掺杂协同调控支架成骨性能的目的。综上,本论文通过对HA多孔支架表面进行拓扑结构与化学成分设计,探讨了表面物理/化学信号对ADSCs成骨分化行为的刺激效应,实现了对HA多孔支架成骨性能的协同调控,为新型生物适配骨组织工程支架的设计提供新思路。
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