骨修复阶段伴随着骨损伤微环境的变化,为了有利于骨缺损修复,可以通过骨微环境的调控加快骨修复进程。在骨修复的早期形成完善的血管网络,对于骨缺损部位的骨再生具有重大促进作用。骨移植物再血管化是多因子参与的复杂过程,为了缩短新生血管长入时间,支架材料负载促血管化的生物活性因子是增强体内血管化骨再生的有效方式。但是,如何实现促血管化生物活性成分的控制释放,以及增强作用时间和作用效果是提高血管化和骨再生性能的关键。此外,骨植入物的细菌感染会严重影响成骨的效果,最终导致骨移植的失败。因此,构建兼具抗菌活性和诱导血管化骨再生性能的3D打印骨修复材料,能够满足临床上对骨修复材料抗菌和成骨活性的双重需求。研究表明锶(Sr)离子能够调控巨噬细胞的表型来改善成骨微环境,并诱导H型血管的形成,从而提供良好的骨再生微环境并促血管生成和骨形成。另外,神经轴突导向分子SLIT3被证明可以促进H型血管的形成,从而促进骨修复。因此,通过SLIT3蛋白和Sr离子的协同作用促进血管生成和骨形成的耦合,能够调控成骨微环境、改善新生骨组织的血管化进而促进骨缺损修复。本课题利用3D打印技术将掺Sr羟基磷灰石(Sr HA)复合到3D打印聚己内酯(PCL)支架中,再通过聚电解质的层层自组装方法对3D打印支架进行羧甲基壳聚糖/超支化聚赖氨酸(CCS/HBPL)的表面修饰,并通过聚电解质层的物理吸附作用负载SLIT3蛋白,构建出聚电解质改性的双因子递送复合支架(SLIT3/Sr HA@PCH)。对制备的复合支架进行理化性能表征,研究复合支架的抗菌性能,并通过体外细胞和体内动物实验评估复合支架的免疫调控、成血管和成骨能力。主要研究内容和研究结果包括以下几个部分:(1)利用3D打印技术制备Sr HA@PCL支架,通过层层自组装方法将异种电荷的聚电解质CCS和HBPL修饰到Sr HA@PCL支架表面,通过改变聚电解质的修饰层数探究不同修饰层数支架的抑菌效果。抗菌实验结果显示,聚电解质修饰层数的增加能够提高复合支架的抗菌性能,而10个聚电解质层数修饰的复合支架表现出更好的抗菌效果,其中E.coli和S.aureus的生长抑制率分别为84.27±4.81%和89.82±5.29%。压缩力学检测结果表明,Sr HA的掺入使Sr HA@PCH支架的压缩强度提高到61.52±0.97 MPa,压缩模量提高到10X-liked severe combined immunodeficiency.16±0.58 MPa。(2)通过Sr HA@PCH复合支架的聚电解质层吸附SLIT3蛋白,制备出负载SLIT3蛋白和Sr离子的双因子递送支架(SLIT3/Sr HA@PCH)。体外SLIT3蛋白和Sr离子的释放结果显示,SLIT3蛋白的释放较快,而Sr离子具有良好的持续释放特性,该双因子序列释放模式有利于植入物的早期血管化和长效成骨。细胞实验显示,制备的SLIT3/Sr HA@PCH复合支架表现出良好的生物相容性,能够诱导巨噬细胞向M2型极化,进而通过免疫调节作用促进人脐静脉内皮细胞(HUVECs)成血管相关基因表达、细胞迁移和管状结构形成,并能直接或通过免疫调节作用促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)的成骨分化。(3)通过大鼠皮下包埋实验和股骨缺损模型实验评价了SLIT3/Sr HA@PCH复合支架的体内免疫调控能力,免疫荧光染色结果显示该支架能够提高M2型巨噬细胞的浸润,炎症相关细胞因子表达水平检测结果显示该支架能够提高抗炎因子的表达水平,表明SLIT3/Sr HA@PCH复合支架可以营造更好的骨再生微环境。通过micro-CT、组织学染色和免疫荧光染色评价复合支架的成骨能力,结果显示SLIT3/Sr HA@PCH复合支架促进骨缺损处更多的新骨生成,并且能够诱导H型血管的形成,进而表现更好的骨缺损修复效果。综上所述,本论文基寻找更多于聚电解质的层层自组装方法,赋selleck HPLC予3D打印Sr HA@PCH支架良好的抗菌性能,并通过聚电解质层的吸附作用负载SLIT3蛋白,构建了SLIT3蛋白和Sr离子序列释放的SLIT3/Sr HA@PCH复合支架。体外、体内研究结果显示,该复合支架通过SLIT3蛋白和Sr离子的协同作用促进H型血管的形成,进而促进体内血管化和骨再生,因而在骨修复领域具有良好的应用前景。