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骨损伤和骨缺损是非常常见的骨科疾病，主要由创伤，肿瘤，骨质疏松和感染等引起的。对于这些临床问题，组织工程支架的移植有希望成为骨组织再生的一种治疗方案。理想的组织工程支架需要具有天然细胞外基质(ECM)的结构，以便为细胞黏附，增殖和分化营造出一种三维的微环境。在天然骨组织中，ECM主要由具有多级结构的有序矿化胶原纤维束所组成，这种各向异性的结构有利于营养物质的运输和细胞的渗透。
本实验基于静电纺丝的新技术和新方法制备具有三维纳米纤维结构的多孔支架材料，制备出了一种同时具有纳米纤维结构和相互连通的多孔结构的支架材料，并应用于骨组织工程领域的研究。首先，利用静电纺丝技术将纳米羟基磷灰石，聚乳酸，明胶三者进行混纺，制备出纳米纤维膜材料，然后将预先制备的静电纺纳米纤维膜材料剪碎后进行匀浆处理，将纳米纤维膜材料处理成纳米纤维短纤维浆液，然后通过冷冻干燥法和热交联技术，我们成功地获得了纳米羟基磷灰石/PLLA/gelatin (nHA/PLA/GEL)有机无机复合的三维纳米纤维支架。随后，将制备出的nHA/PLA/GEL 三维支架浸泡在聚多巴胺溶液中使支架表面涂覆上聚多巴胺涂层，再将具有聚多巴胺涂层的支架浸泡在 BMP-2 多肽溶液中，最后再进行冷冻干燥，从而制备出了nHA/PLA/GEL-PEP三维支架。通过透射电镜观察可以发现纳米羟基磷灰石被均匀地掺入到了纳米纤维束中，扫描电镜观察的三维支架内部图像显示，纳米纤维结构在三维支架中得到了很好的保留，并且支架内部还呈现出多孔结构。体外多肽释放实验结果显示三维支架上的多肽展现出了良好的缓释效果，并对材料进行了力学测试，热失重分析。将大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)与支架材料进行了共培养，然后检测了细胞的相对成活率，碱性磷酸酶(ALP)活性和成骨相关基因的表达情况，以此来研究支架在体外对细胞生长和成骨分化的影响。除此之外，我们进一步研究了支架在大鼠颅骨临界尺寸缺损模型中诱导骨组织再生的能力，随后通过 Micro-CT 和组织学染色分析发现，nHA/PLA/GEL-PEP 支架可以显著促进缺损部位新骨的生成。最终，体内和体外的实验结果均表明：所制备的负载了BMP-2多肽的有机无机复合的纳米纤维三维多孔支架展现出了良好的生物相容性和骨诱导能。因此，这种静电纺纳米纤维三维多孔支架材料在骨组织再生领域具有很大的应用潜力。
本实验基于静电纺丝的新技术和新方法制备具有三维纳米纤维结构的多孔支架材料，制备出了一种同时具有纳米纤维结构和相互连通的多孔结构的支架材料，并应用于骨组织工程领域的研究。首先，利用静电纺丝技术将纳米羟基磷灰石，聚乳酸，明胶三者进行混纺，制备出纳米纤维膜材料，然后将预先制备的静电纺纳米纤维膜材料剪碎后进行匀浆处理，将纳米纤维膜材料处理成纳米纤维短纤维浆液，然后通过冷冻干燥法和热交联技术，我们成功地获得了纳米羟基磷灰石/PLLA/gelatin (nHA/PLA/GEL)有机无机复合的三维纳米纤维支架。随后，将制备出的nHA/PLA/GEL 三维支架浸泡在聚多巴胺溶液中使支架表面涂覆上聚多巴胺涂层，再将具有聚多巴胺涂层的支架浸泡在 BMP-2 多肽溶液中，最后再进行冷冻干燥，从而制备出了nHA/PLA/GEL-PEP三维支架。通过透射电镜观察可以发现纳米羟基磷灰石被均匀地掺入到了纳米纤维束中，扫描电镜观察的三维支架内部图像显示，纳米纤维结构在三维支架中得到了很好的保留，并且支架内部还呈现出多孔结构。体外多肽释放实验结果显示三维支架上的多肽展现出了良好的缓释效果，并对材料进行了力学测试，热失重分析。将大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)与支架材料进行了共培养，然后检测了细胞的相对成活率，碱性磷酸酶(ALP)活性和成骨相关基因的表达情况，以此来研究支架在体外对细胞生长和成骨分化的影响。除此之外，我们进一步研究了支架在大鼠颅骨临界尺寸缺损模型中诱导骨组织再生的能力，随后通过 Micro-CT 和组织学染色分析发现，nHA/PLA/GEL-PEP 支架可以显著促进缺损部位新骨的生成。最终，体内和体外的实验结果均表明：所制备的负载了BMP-2多肽的有机无机复合的纳米纤维三维多孔支架展现出了良好的生物相容性和骨诱导能。因此，这种静电纺纳米纤维三维多孔支架材料在骨组织再生领域具有很大的应用潜力。