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目的:随着组织工程技术的快速发展,组织工程骨的出现为大段骨缺损修复带来新的希望。然而,血管化问题仍是制约组织工程骨应用于临床的关键因素。支架材料作为骨组织工程的三大要素之一,对组织工程骨体内快速血管化和新骨形成起着重要作用。因此,本研究拟制备新型促血管化支架材料并评价其体内外生物学性能。方法:（1）新型促血管化支架材料制备及表征:（1）首先以可溶性钙盐、铜盐、锌盐、磷盐为原料,采用化学沉淀法制备缺钙磷灰石粉体。将粉体制成浆料,以海藻酸钙为造孔剂,经高温煅烧,得到掺杂铜/锌离子的双相磷酸钙多孔支架。根据离子掺杂含量不同（Cu/（Cu+Zn+Ca）摩尔比分别为0,0.005,0.02,0.05,Cu/Zn摩尔比1:1）,将得到产物分别定义为P0、P1、P2和P3。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FTIR）、X射线光电子能谱分析仪（XPS）对支架形貌、晶相组成及化学成分进行表征,万能力学试验机测定其强度,电感耦合等离子光谱发生仪（ICP）检测钙、铜、锌离子释放情况。（2）通过乳化法合成载GDF-5蛋白的PLGA微球,真空负压法将微球与支架（P2）复合,获得载GDF-5的多孔支架（定义为P2/GDF-5）。采用SEM对微球形貌及其在支架上的分布进行观察;采用BCA蛋白测定法测定GDF-5的释放曲线。（2）新型促血管化支架材料体外生物学性能评价:（1）将骨髓间充质干细胞（BMSC）和内皮细胞（EC）1:1混合后与支架共培养,SEM和细胞核荧光染色（DAPI）观察细胞在支架上生长情况,CCK-8法检测细胞增殖,碱性磷酸酶（ALP）试剂盒检测ALP活性,荧光定量PCR检测细胞成骨相关基因表达水平,ELISA法检测VEGF分泌水平;（2）制备材料浸提液,分别添加等浓度Cu2+、Zn2+的培养基为对照组,并与细胞共培养。采用上述方法检测细胞增殖和ALP活性;茜素红染色观察BMSC成骨和矿化;Matrigel测定EC成血管能力。（3）新型促血管化支架材料体内生物学性能评价:首先构建兔桡骨15mm缺损模型,实验分为五组:K组:不植入任何材料;D组:植入P0;S1组:植入P1;S2组:植入P2;S3组:植入P2/GDF-5。术后4、8、12周行X线影像学检查,术后12周处死后,标本包埋、切片后行HE、Masson染色。结果:（1）新型促血管化支架材料表征:（1）SEM显示:支架孔径约600800μm,孔隙贯通,且随着金属离子含量的增加,支架表面由平滑、点状颗粒、块状颗粒逐渐变化。XRD、FTIR和X射XPS分析显示:P0、P1和P2主要由HA和β-TCP组成,其中P2组HA/TCP为30/70,而P3主要为β-TCP。抗压强度测试表明:随着离子浓度由0%增加到5%,支架抗压强度由1.51MPa小幅度降至0.91MPa。离子体外释放显示,铜、锌离子释放量随添加量的增加而增加,同时钙离子释放速度也随之加快。（2）SEM见GDF-5/PLGA微球呈球形,表面光滑,粒径主要分布在8-20μm之间;微球均匀分布在支架的孔壁上,无明显团聚。体外释放示:单纯微球和微球在支架材料上,两者GDF-5释放曲线相似,均实现平稳释放。（2）新型促血管化支架材料体外生物学性能评价:（1）支架材料均无明显的细胞毒性,细胞能较好地粘附、生长,P2/GDF-5支架上的细胞最多,P2次之;CCK-8检测也显示:各组细胞增值良好,且P2/GDF-5组细胞增值明显优于其余三组（P<0.01）。ALP检测表明第14天时,P2/GDF-5组ALP表达水平最高,P2组次之。PCR分析显示P2/GDF-5组细胞的ALP、OCN、OPN基因表达水平较其他各组明显上调（P<0.05）;P2组细胞ALP、OCN、OSX表达水平较P0组高（P<0.001）。VEGF分泌量检测示:各组间均有差异（P<0.05）,且P2/GDF-5组分泌水平最高。（2）浸提液结果表明:浸提液组中细胞增殖速度最快,且Zn2+组及浸提液组ALP活性明显高于Cu2+组和空白组（P<0.01）;Matrigel成血管测试显示:Cu2+组和浸提液组内皮细胞12h内形成管腔样结构,而Zn2+组和空白组细胞呈簇状分布,未见管腔样结构形成;培养21天后茜素红染色显示,Zn2+组和浸提液组钙结节的数量和面积明显多于空白组和铜离子组。（3）新型促血管化支架材料体外生物学性能评价:术后动物无死亡,所有动物术后能正常进食及活动。术后4周,X线影像学显示:所有组支架材料清晰可见,无脱落、移位,骨缺损间隙明显,仅S3组两端可见少量低密度骨痂与材料连接;术后8周,支架材料部分降解,且S1、S2和S3组材料降解量大于D组,K组和D组中新生硬化骨封闭髓腔口,断端间暂无明显骨性连接,S1、S2和S3均可见断端部分骨性连接,骨性连接面积:S3>S2>S1;术后12周,K组断端仍封闭,D组靠近尺骨侧可见少量骨性连接,S1、S2、S3组骨缺损基本愈合,骨皮质连续,部分髓腔实现贯通,S3修复速率明显优于其余各组。Lane-Sandhu X线评分结果表明,各时间点S3组评分最高,S2次之,各组间差异有统计学意义（P<0.05）。组织学检测表明所有支架植入部位均未出现明显炎症、毒性和免疫排斥反应。术后12周HE及Masson染色显示S1、S2、S3组均可见大量新生骨形成,S3组髓腔塑性较好,且新生血管数量明显多于S1和S2组,D组可见部分类骨样组织沿孔壁生长,K组缺损部位为大量纤维样组织;定量统计分析显示:S3组新生骨面积和血管数量多于各组（P<0.01）。结论:以海藻酸钙为造孔剂,以PLGA微球为载体,成功制备了具有GDF-5缓释功能的铜/锌离子共掺杂双相磷酸钙多孔支架。该支架具有良好的细胞相容性、成骨诱导性和促血管化,且能快速修复大段骨缺损,是一种具有良好临床应用前景的骨修复支架材料。