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为了增强骨诱导性,有效治疗骨缺损,新型药物传递系统的设计和制备仍然是一个巨大的挑战。本文首次分别制备了负载成骨药物Pifithrin-α且具有核壳结构的ZSM-5/壳聚糖椭球(ZSM-5/CS/PFTα椭球)和负载成骨药物SC79的通过冷冻干燥合成的ZSM-5/壳聚糖的多孔支架(ZSM-5/CS/SC79支架)。通过SEM,TEM,EDS,XRD,FTIR,TG-DTA等方法研究了粉末和支架材料的形貌和组成。其中ZSM-5分子筛椭球长轴长度约为400nm,短轴长度约为300nm,是由许多纳米晶体构成,而分别存在于ZSM-5纳米晶体内部和晶体之间的微孔和介孔提供负载成骨药物PFTα的孔道。ZSM-5/CS/PFTα椭球上的包裹的壳聚糖(CS)相对于不加CS的纯ZSM-5载药对照组,其药物负载效率高达91.0%,并提高持续的药物释放性能。生物学实验中,ZSM-5/CS/PFTα椭球具有优异的细胞相容性,促进人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)的粘附、扩散和增殖。此外,ZSM-5/CS/PFTα椭球释放出的PFTα提高了hBMSCs的碱性磷酸酶ALP活性,也提高了COL1,OCN和RUNX2的mRNA相对表达水平,以及ECM矿化和β-连环蛋白的蛋白水平。这归因于释放出的PFTα作为p53抑制剂破坏了泛素-蛋白酶体介导的β-连环蛋白降解,导致β-连环蛋白和参与细胞存活、增殖、成骨的下游转录基因的显著增加。ZSM-5/CS/PFTα椭球的优异的体外生物活性、生物相容性和骨诱导性,表明该复合型载药材料在骨缺损领域具有巨大的应用潜力。对于ZSM-5/CS支架材料,在初始浓度为10μM、20μM和40μM的SC79溶液中,进行负载后,所得三种浓度的ZSM-5/CS/SC79支架,分别缩写为ZSM-5/CS/SC79 10μM,ZSM-5/CS/SC79 20μM和ZSM-5/CS/SC79 40μM。药物释放实验表明,ZSM-5/CS/SC79 10μM,ZSM-5/CS/SC79 20μM和ZSM-5/CS/SC79 40μM具有相似的药物释放趋势。在释放的前3天,SC79药物在支架上快速释放,药物累积释放率随着时间的延长而逐渐降低。药物负载及释放实验表明,ZSM-5/CS多孔支架适合于药物传递系统。ZSM-5/CS支架具有三维(3D)贯通的互联孔道,ZSM-5分子筛椭球均匀分散在CS薄膜上。ZSM-5/CS和ZSM-5/CS/SC79支架都可以促进人骨髓间充质干细胞(hBMSCs)的粘附,扩散和增殖。值得注意的是,与ZSM-5/CS对照组相比,ZSM-5/CS/SC79支架具有合适的药物释放性能,释放的SC79显著增强了hBMSCs的增殖和成骨分化。ZSM-5/CS/SC79支架促进了hBMSCs的碱性磷酸酶ALP的活性,提高了mRNA的骨钙素(OCN)、骨形态发生蛋白-2(BMP-2)和碱性磷酸酶(ALP)的相对表达水平,并增加β-连环蛋白的蛋白质水平。hBMSCs的增殖和成骨分化的增强通过激活Wnt/β-连环蛋白信号通路有助于Akt激酶的上调,此外,由ZSM-5/CS/SC79支架释放的SC79促进了颅骨缺损中的新骨再生。因此,ZSM-5/CS/SC79支架作为新型的骨修复支架,对于局部骨再生、骨修复具有很大的应用前景。