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背景骨再生和组织工程学近年来是颌面外科骨缺损和骨修复的热点,随着人们对各种修复材料研究的逐步加深,基于生物相容性、骨传导性、骨诱导性等多维度的骨缺损修复材料指标,发现双相钙磷陶瓷（biphasic calcium phosphate,BCP）具备强大的临床应用潜能,BCP是将羟基磷灰石（hydroxyapatite,HA）和β-磷酸三钙（β-tricalciumphosphate,β-TCP）按照适宜的比例搭配混合后烧结的一种特殊材料,利用化学共沉淀法制备两种组分的粉末材料,固态机械混合法将两者充分混匀后,过氧化氢发泡法制备合适孔隙率,在适宜温度下烧结的BCP材料,可以很好的结合两种组分的优点,在可降解性、机械强度等方面避免了单一材料的不足,具备更优异的成骨效果。作为一种生物相容性材料,其组分的配比、宏观和微观的结构都会对性能产生巨大的影响,进一步的探索优化宏观和微观结构等各种参数和标准的方式,具备重要的科研价值。骨组织的再生功能呈现一种动态平衡状态,其功能的实现,需要多条信号通路的介导,包括了 Notch信号通路、Wnt/β-catenin、BMP等。其中,Notch信号通路对生物材料介导的骨组织修复活动和骨骼发育尤为关键。因此我们在前期研究的基础上提出假说:“不同微观结构的BCP材料可能产生不同的成骨效果,其成骨效果的差异可能是通过增强或者抑制Notch信号通路的表达实现的”。本研究拟从信号通路水平探讨不同微观结构的BCP材料的成骨差异产生的原因,通过不同物种的原位成骨和异位成骨模型予以多方验证,为优化材料性能提供理论基础和实验证据,从而探讨在骨缺损和骨修复的临床治疗中BCP材料的应用前景。目的将HA及β-TCP以8:2的比例混合后在不同温度下烧结制备3种不同介孔直径的BCP,通过体外实验与体内实验检测不同介孔直径的BCP材料原位成骨和异位成骨能力的差异,为筛选具备最佳临床应用参数的BCP材料提供依据和思路。方法化学共沉淀法制备HA和β-TCP后,采用机械混合法和发泡法制备BCP材料,将HA及β-TCP以8:2的比例在1050℃,1150℃,1250℃条件下烧结,获得3种仅在材料介孔直径上存在差异的双相钙磷陶瓷,并通过X线衍射评估材料组成成分,压汞仪、扫描电镜、比表面积测试法（Brunauer-Emmett-Teller test,BET）测3种材料的基本参数。体外将SD大鼠骨髓间充质干细胞（bone mesenchymal stem cell,BMSC）分别与3种BCP材料共培养7天后,用扫描电镜和激光共聚焦显微镜观察细胞的黏附和形态,用CCK8法评估细胞增殖活性。qRT-PCR检测3种BCP材料Notch信号通路相关基因和成骨相关基因的表达水平。Western Blot检测3种BCP材料Notch信号通路相关通路蛋白和成骨相关蛋白的表达水平。体内将3种BCP分别植于SD大鼠股骨缺损内,于6w、12w取样后进行观察和组织学检测,测算新骨生成率,评估3种不同BCP的原位成骨能力,qRT-PCR检测3种BCP材料Notch信号通路相关基因和成骨相关基因的表达水平。同时,体内将3种BCP分别植于比格犬竖脊肌肌袋内,于1、2、3个月取样后进行观察和组织学检测,测算新骨生成率,评估3种不同BCP的异位成骨能力。qRT-PCR检测3种BCP材料Notch信号通路相关基因和成骨相关基因的表达水平。结果1.通过调整烧结温度,成功制备介孔直径分别为12.57nm（BCP1050）,9.56nm（BCP1150）,6.72nm（BCP1250）,孔隙率在 60%以上,HA/β-TCP 为 8:2 的 3种BCP材料。2.BMSCs在3种材料表面黏附、增殖存在明显差异,介孔直径较大的BCP1050的生物相容性较差。qRT-PCR和WB结果示:BCP1050可提前上调Nothc1,Hes-1,Col-I的表达。3.在SD大鼠的原位成骨模型中:与BCP1150和BCP1250相比较,介孔直径为12.57nm的BCP1050在术后6周的Tb.N和术后12周的BV/TV均显著升高。组织学检查结果示三种BCP材料的成骨面积均随时间而增加,BCP1050均高于BCP1150及BCP1250。qRT-PCR检测证实3种材料对Notch信号通路的上调能力存在差异,BCP1050对Notch信号的上调能力最强,并持续高表达。4.在比格犬竖脊肌异位成骨模型中,术后2个月开始3种材料颗粒孔隙内即可见明显的骨样组织沉积,随时间延长成骨量持续上升,术后3个月3种材料间隙成骨比例分别为 1050:48.75±4.20%,1150:29.48±1.55%,1250:26.58±3.86%。qRT-PCR检测证实BCP1050成骨相关基因的表达在2个月时出现峰值,其余两种材料成骨相关基因的表达状况随时间稳步上升。3种材料对Notch信号通路的上调能力存在差异,BCP1050对Notch信号的上调能力最强,并持续高表达,其余两组Notch信号通路相关基因和成骨相关基因的上调水平均呈现平稳上升趋势。结论1.BCP是一类生物相容性良好,具备优良原位成骨和异位成骨性能的生物材料。2.烧结温度降低能生成平均介孔直径较大的BCP材料,不同介孔直径的BCP具有不同的原位成骨、异位成骨和激活Notch信号通路的能力。3.原位成骨和异位成骨模型中,在较低温度下烧结的,具备较大介孔直径的BCP1050表现出更早激活Notch信号通路和更快成骨的能力。