传统的骨组织工程与再生医学中,干细胞,成骨细胞或内皮细胞等特定的组织再生细胞,一直被视为促进骨再生与重建的关键靶细胞。研究人员在设计与制备相关生物材料时,也大多围绕材料对靶细胞的作用展开。近期研究发现,免疫细胞尤其是巨噬细胞,也是骨再生过程中的重要参与者。本研究从巨噬细胞免疫调控的角度出发,提出:基于生物活性玻璃材料的离子与抗炎药物或蛋白的双重释放策略,通过对巨噬细胞极化表型的可控调节,以期实现免疫调控成骨的作用。本文详细研究了免疫调节型介孔生物活性玻璃（MBG）及其复合支架材料,重点阐明材料通过调控巨噬细胞极化间接调控骨组织相关细胞的成骨效应机制,建立相关的骨缺损动物模型,验证了在材料的免疫调节作用下,损伤部位的成骨修复效果。主要研究工作与结论如下:（1）采用溶胶-凝胶与有机模板剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）相结合,制备出尺寸均匀,形貌规则的MBG,进一步利用β-环糊精（β-CD）对其表面修饰,制备CD-MBG,其具有良好的体外生物矿化活性。此外,对抗炎药物柚皮苷（NG）进行负载,构建了新型免疫调节型介孔生物活性玻璃NG@CD-MBG。通过对NG的局部可控释放,实现NG@CD-MBG对巨噬细胞向M2表型（抑炎型）极化的可控调节,同时引发其抗炎作用;此外,NG@CD-MBG还可通过对成骨局部免疫微环境的构建,实现促进干细胞成骨分化、抑制巨噬细胞形成破骨,最终达到良好的成骨效果。最后,通过体内大鼠股骨缺损实验进一步证实,免疫调节型NG@CD-MBG能够高效的促进骨缺损部位的新骨再生。（2）为了更好的实现新型免疫调节型NG@CD-MBG的应用,受天然骨组织结构启发,我们通过静电纺丝仿生技术制备了NG@CD-MBG/丝素蛋白（SF）复合纳米纤维膜支架。NG@CD-MBG/SF纳米纤维膜具有良好的亲水性能,能稳定持续释放NG以及生物活性离子,具有诱导羟基磷灰石沉积的生物矿化活性。而在生物学中,NG@CD-MBG/SF纳米纤维膜能够诱导巨噬细胞向M2表型极化,显著抑制促炎因子的表达。NG@CD-MBG/SF纳米纤维膜调控的巨噬细胞条件培养液,能够显著增强mBMSCs的ALP活性和成骨分化能力。大鼠颅骨临界骨缺损实验证实,NG@CDMBG/SF纳米纤维膜通过刺激巨噬细胞,发挥免疫调控作用,并且有效地引导骨再生,加快骨修复进程,促进改善新生骨的质量。（3）为了实现新型免疫调节型介孔生物活性玻璃对巨噬细胞的M0（未激活状态）→M1（促炎型）→M2（抑炎型）的顺序极化,本研究设计并合成了免疫调节型IFN-γ@Sr-MBG。采用溶胶-凝胶与有机模板剂十二胺（DDA）相结合,制备出锶掺杂介孔生物活性玻璃（Sr-MBG）,其具有良好的体外生物矿化活性,此外,通过对干扰素蛋白γ（IFN-γ）进行负载,构建了具有巨噬细胞顺序极化的免疫调节型介孔生物活性玻璃IFN-γ@Sr-MBG。通过IFN-γ和Sr离子的“顺序双重释放”策略,利用IFN-γ与Sr释放的时间差异实现免疫调节型介孔生物活性玻璃对巨噬细胞的M0→M1→M2顺序极化,实现免疫微环境的重建,从而促进内皮细胞成血管、干细胞促成骨,最终达到骨再生效果。最后,通过大鼠原位骨缺损修复实验进一步验证,IFN-γ@Sr-MBG能够显著地促进骨缺损部位的新骨再生。综上所述,本论文的研究表明,基于生物活性离子与抗炎药物或蛋白的双重释放策略,可实现对巨噬细胞极化表型的可控调节。在巨噬细胞免疫调控初期,激活巨噬细胞M0到M1表型,有助于启动炎症反应,引发后续组织愈合,修复,再生系列过程;当炎症反应开启后,及时适度地将M1表型转变为M2表型,刺激巨噬细胞分泌促成骨相关的因子,营造有利于成骨分化的免疫微环境,从而促进骨组织损伤部位的快速愈合。本论文为可控的巨噬细胞极化促进组织修复提供了新的策略。