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骨修复材料在植入体内后通常会引发宿主免疫反应,对材料植入后的成败起到了关键作用。巨噬细胞与免疫反应过程密切相关,具有较强的可塑性,可以极化成M1和M2两种表型,并且巨噬细胞的不同表型对骨修复过程中的不同阶段会产生不同影响。因此,对骨修复材料的评价不仅需要考虑其对成骨细胞的作用,还应考虑材料的免疫响应及其产生的炎性环境对骨修复的影响。 钙磷基骨水泥(CPC)作为一种具有骨传导性的骨修复材料,已广泛应用于临床,并且在骨修复中表现出良好的相容性。对骨水泥的改性能够优化材料的生物学性能。缺钙磷酸钙骨水泥具有较好的骨诱导性能,而在CPC中掺入活性离子,如镁、硅、锶等,均能提高材料的促成骨作用,但是对这些钙磷基骨修复材料引起的的免疫反应及其对骨修复影响的认识还较匮乏。 本研究围绕钙磷基骨修复材料的免疫响应,考察了钙磷基骨水泥对巨噬细胞的调节作用,从材料表面结构、组成等角度分析了材料对巨噬细胞极化的影响,并进一步研究了巨噬细胞的参与对CPC骨修复作用的影响。围绕上述思路本文进行了以下研究: (1)不同钙磷比磷酸钙骨水泥对巨噬细胞免疫调节行为以及成骨分化作用的影响 探讨了钙磷比为1.4、1.5、1.6和1.67的骨水泥与巨噬细胞的相互作用。研究表明,不同钙磷比CPC材料在表面微观形貌、钙离子释放及pH值上存在差异,而材料的不同性质能够刺激巨噬细胞产生不同的极化行为,其中1.4CPC和1.67CPC使巨噬细胞极化成M1型趋势较明显,而1.5CPC和1.6CPC的促炎作用相对缓和。随钙磷比的提高,材料与巨噬细胞共同构成的免疫微环境使BMSCs的成骨作用上调,其中钙磷比1.67的CPC骨水泥所诱导的免疫环境促进干细胞的成骨分化作用最明显。 (2)掺镁磷酸钙骨水泥通过巨噬细胞的免疫调节影响骨修复的研究 研究了掺镁磷酸钙骨水泥(MCPC)与巨噬细胞的相互作用。MCPC通过释放镁离子调节巨噬细胞的炎性响应,促进了M2巨噬细胞表达,同时M1表达下调。镁离子的掺入降低了巨噬细胞炎性因子如TNF-α、IL-6和IL-10等的表达,并且诱导巨噬细胞高表达BMP-2和TGF-β1。在巨噬细胞的参与下,MCPC所诱导的M2型免疫环境有利于BMSCs成骨分化并且促进了HUVECs的血管化行为。因此,MCPC能够诱导巨噬细胞RAW264.7发生M2极化,这种转变产生的免疫微环境有利于骨修复。