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由于不适当的运动引起的损伤和衰老引起的退行性损伤导致关节软骨损伤的患者日益增多。软骨组织工程(CTE)组织可以模仿天然软骨的结构，生物学和功能特性，已成为软骨缺损修复的趋势。本课题以牛血清白蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)作为原料，通过掺杂羟基磷灰石纳米线(HAPNWs)，以氯化钙(CaCl2)作为阳离子交联剂，利用热致凝胶和离子交联理论制备得到了一种新颖的双网络水凝胶支架，尝试将其用于软骨缺损修复。
本文制备了一种用于软骨缺损修复的双网络水凝胶支架。通过加热均质混合溶液使溶液中的牛血清白蛋白凝胶获得水凝胶支架的第一个网络；再通过将海藻酸钠与钙离子交联获得该支架的第二个网络。由于羟基磷灰石纳米线具有高的长径比、优异的机械性能和可生物降解性，在生物医学应用中显示出巨大潜力。因此，本文将HAPNWs添加到BSA/SA(B-S)水凝胶基质中制备了多孔水凝胶支架BSA/SA/HAPNWs(B-S-H)。在理化性质和生物学性能方面对B-S组和B-S-H组水凝胶支架进行了对比，具体实验研究结果如下：
(1)B-S-H水凝胶支架的最佳制备条件为：BSA的浓度为15%(w/v)，SA的浓度为2.5%(w/v)，HAPNWs的浓度为4.5%(w/v)，混合液的最佳pH值为9左右。将混合液转移至模具中后置于70℃水浴锅中维持3小时，冷冻干燥，再冻干的水凝胶支架浸入含有80％乙醇的CaCl2溶液中12h充分交联，然后将其浸入水中5h以除去乙醇，再次冷冻干燥后制得B-S-H水凝胶支架样品。
(2)B-S-H水凝胶支架具有高度互连的孔结构，且孔径与B-S水凝胶支架相比更小且紧密相连，将HAPNWs掺入孔隙率仅为91±1.19%的B-S水凝胶支架中后，B-S-H支架的孔隙率显着增加至96±0.98%，B-S-H水凝胶支架的溶胀率为626%，在5min左右即可达到溶胀平衡。该支架具有良好的快速吸水性能，当其植入体内后，能够快速吸收周围的组织液填充受损组织，使细胞更好地黏附增殖，加快组织修复进程。
(3)B-S-H水凝胶支架压缩至70%时压缩模量为682.6±51.0KPa，在70%的应变下，在进行了20个循环后，B-S-H水凝胶支架没有显示出明显的滞后现象，B-S-H水凝胶支架具有出色的弹性和优异的恢复能力并在高负荷下仍能保持其形状。
(4)MTT实验和AO/EB实验结果显示：B-S-H水凝胶支架具有很好的细胞相容性，支架的浸提液对hBMSC的增殖具有促进作用，同时，细胞可以很好地粘附在水凝胶支架上进行增值。通过试剂盒检测发现B-S-H水凝胶支架对干细胞的分化能力有一定的促进作用。
(5)B-S-H水凝胶支架植入兔子皮下后，由于机体的免疫应答反应会产生轻微的炎症反应，随着炎症的消失，水凝胶逐渐开始降解，说明B-S-H水凝胶支架的良好生物相容性和可生物降解性。
(6)B-S-H水凝胶支架在植入兔子膝关节12周后，缺损部位有新的软骨生成，该软骨与周围组织很好地整合，并且在厚度上与相邻软骨相似。因此，B-S-H水凝胶支架在软骨缺损修复中具有巨大的潜力。
本文制备了一种用于软骨缺损修复的双网络水凝胶支架。通过加热均质混合溶液使溶液中的牛血清白蛋白凝胶获得水凝胶支架的第一个网络；再通过将海藻酸钠与钙离子交联获得该支架的第二个网络。由于羟基磷灰石纳米线具有高的长径比、优异的机械性能和可生物降解性，在生物医学应用中显示出巨大潜力。因此，本文将HAPNWs添加到BSA/SA(B-S)水凝胶基质中制备了多孔水凝胶支架BSA/SA/HAPNWs(B-S-H)。在理化性质和生物学性能方面对B-S组和B-S-H组水凝胶支架进行了对比，具体实验研究结果如下：
(1)B-S-H水凝胶支架的最佳制备条件为：BSA的浓度为15%(w/v)，SA的浓度为2.5%(w/v)，HAPNWs的浓度为4.5%(w/v)，混合液的最佳pH值为9左右。将混合液转移至模具中后置于70℃水浴锅中维持3小时，冷冻干燥，再冻干的水凝胶支架浸入含有80％乙醇的CaCl2溶液中12h充分交联，然后将其浸入水中5h以除去乙醇，再次冷冻干燥后制得B-S-H水凝胶支架样品。
(2)B-S-H水凝胶支架具有高度互连的孔结构，且孔径与B-S水凝胶支架相比更小且紧密相连，将HAPNWs掺入孔隙率仅为91±1.19%的B-S水凝胶支架中后，B-S-H支架的孔隙率显着增加至96±0.98%，B-S-H水凝胶支架的溶胀率为626%，在5min左右即可达到溶胀平衡。该支架具有良好的快速吸水性能，当其植入体内后，能够快速吸收周围的组织液填充受损组织，使细胞更好地黏附增殖，加快组织修复进程。
(3)B-S-H水凝胶支架压缩至70%时压缩模量为682.6±51.0KPa，在70%的应变下，在进行了20个循环后，B-S-H水凝胶支架没有显示出明显的滞后现象，B-S-H水凝胶支架具有出色的弹性和优异的恢复能力并在高负荷下仍能保持其形状。
(4)MTT实验和AO/EB实验结果显示：B-S-H水凝胶支架具有很好的细胞相容性，支架的浸提液对hBMSC的增殖具有促进作用，同时，细胞可以很好地粘附在水凝胶支架上进行增值。通过试剂盒检测发现B-S-H水凝胶支架对干细胞的分化能力有一定的促进作用。
(5)B-S-H水凝胶支架植入兔子皮下后，由于机体的免疫应答反应会产生轻微的炎症反应，随着炎症的消失，水凝胶逐渐开始降解，说明B-S-H水凝胶支架的良好生物相容性和可生物降解性。
(6)B-S-H水凝胶支架在植入兔子膝关节12周后，缺损部位有新的软骨生成，该软骨与周围组织很好地整合，并且在厚度上与相邻软骨相似。因此，B-S-H水凝胶支架在软骨缺损修复中具有巨大的潜力。