目的：乳腺癌是威胁人类健康的恶性疾病之一。乳腺癌的骨转移是导致死亡的主要原因，特别是溶骨性骨转移，直接导致骨组织的坏死，进而引发全身性疾病。但，体内骨组织微环境在乳腺癌引起溶骨性破坏的基质尚不清晰，因而模拟和构建仿生骨微环境对于探索乳腺癌体骨转移机制具有重要意义。
方法：本研究通过应力剪切原位构建类骨质 (Os)，进而引导和调控 MC3T3-E1 细胞矿化构建三维骨基质。通过扫描电子显微镜 (SEM) 和激光扫描共聚焦显微镜 (LSCM)、X 射线衍射仪 (XRD) 和傅里叶变换红外光谱仪 (FTIR) 对骨基质进行组成和结构分析。乳腺癌 MDA-MB-231 细胞与前成骨细胞 MC3T3-E1 在三维骨基质模型上进行共培养。利用 LSCM 观察细胞的侵袭形态和三维骨微结构；同时利用 TEM、XRD、FTIR 和 ICP 等分析乳腺癌细胞侵袭过程中三维骨基质微观形态结构变化。
结果：模板引导成骨细胞构建的三维骨基质由矿化的胶原纤维在纳米、微米到数百微米的水平上组装成类骨的多级结构。在与乳腺癌细胞共培养中，乳腺癌细胞沿着矿化胶原纤维的取向分布，垂直纤维取向迁移并侵袭矿化基质。骨基质逐渐变薄，矿化胶原原纤维的有序组装逐渐分裂，纤维分解。三维骨基质中羟基磷灰石的特征衍射环变得模糊，说明其的晶体结构已被破坏；矿化基质的钙磷含量降低。
结论：实验结果说明乳腺癌细胞的骨转移导致骨组织中矿化胶原纤维组装结构的破坏和钙磷的流失。本研究构建的三维骨基质在一定程度上模拟了乳腺癌骨转移的过程，探究了其机理；同时为进一步开展此过程的分子机理及开发新型药物和新型治疗方案奠定基础。
Keywords: biomimetic models, breast cancer, MDA-MB-231-GFP cells, bone metastasis