骨组织工程材料一般要求材料有优异的生物性能,同时也能在机械性能等其他性能上与人体内的功能器官类似。优良的骨组织工程材料一般具有良好的生物活性和降解性能,在骨修复时也能发挥出骨传导和骨诱导性。越来越多的材料能被应用于临床,用于修复甚至代替人体的器官。随着科学的发展,出现了越来越多的骨组织工程材料。胶原蛋白,作为一种天然高分子材料,十分容易获得,并拥有良好的生物性能。所以,出现了越来越多的以胶原蛋白为原料的生物材料,如皮肤敷料,仿生血管,骨支架等。而使用静电纺丝制备出来的胶原纳米纤维膜或支架能够模仿细胞外基质的结构和成分,是一个优良的骨组织工程材料。但是其力学性能一直是人们研究的热点,通常都是通过复合其他材料来解决这一问题。碳纳米管拥有因其出色的力学性能,有研究表明碳纳米管在生物材料领域非常值得研究。因为,碳纳米管拥有优秀的骨诱导性,能够诱导细胞成骨分化。由于上述原因,本文将以胶原(Col)为基底制备静电纺丝纤维膜材料,并掺杂一定量的多壁碳纳米管(MWCNTs),来改善其力学性能并提高其骨诱导性能。主要研究内容及结果如下:(1)通过正交实验设计得出,当Col溶液的浓度为8%,接收板与针头之间的接收距离为14cm,纺丝的正电压为10KV时,纺丝结果达到最佳。使用两种不同的交联方法并比较可以得出结论:使用EDC交联的纳米纤维膜的韧性较好,力学性能和交联度也比通过GA交联的材料都更好,且EDC交联的材料不引入外部物质,细胞毒性更低,降解速率也较慢,改善了胶原的降解过快问题,更加适于应用。(2)由Col/MWCNTs纳米纤维膜的SEM照片可以看出,由于纳米尺寸的MWCNTs具有的高表面能,使得纤维出现一定的团聚,纤维不再完全均匀光滑,但是增加了材料表面的粗糙度,当材料表面具有的粗糙度提高时,会更有利于细胞在上面生长黏附与增殖。通过对比不同MWCNTs浓度的纳米纤维膜的细胞增殖和粘附情况,发现一定量的碳纳米管促进细胞粘附,但是过多时,有轻微的细胞毒性,不利于细胞的增殖。通过测量纤维膜对细胞成骨分化标志物的水平影响发现,添加碳纳米管能够促进材料对于细胞的成骨分化。(3)通过进行对SD大鼠的动物实验,将制备好的Col/MWCNTs纳米纤维膜,在材料上负载rBMSCs作为种子细胞,移植到大鼠人造骨缺损部位,来观察其对成骨的促进。并通过对比胶原/碳纳米管纤维膜,和负载rBMSCs的胶原/碳纳米管纤维膜和空白对照组,可以得出负载种子细胞的骨组织工程材料能够促进大鼠骨髓间充质干细胞的成骨最强,并且有较强的骨诱导能力,认为该材料能够作为一种优良的骨缺损修复材料。