【导读】

近年来，破骨修复仍然是临床研究中的重大难题。与自体骨移植、同种异体骨移植和异种骨移植相比，通过自组装和静电纺丝等方法制备的人工支架尽管颇受欢迎，但也存在着一些问题，例如孔隙结构差、后续处理步骤繁琐、难以快速制备特异性支架等。相比之下，3D 打印因其可控性好、成型快速和孔隙率高的特点，在破骨修复领域受到越来越多研究者的关注。然而，目前仍然很难开发出具有合适的多孔结构、表面亲和力和生物降解性好的支架。

近日，北京航空航天大学的李岩老师和中检院的付步芳老师在 Materials Science & Engineering 发表了一篇题为 Biodegradable 3D printed HA/CMCS/PDA scaffold for repairing lacunar bone defect 的论文，研究团队基于捷诺飞公司的生物 3D 打印平台，设计制备了一种可降解的多孔新型支架（HA/CMCS/PDA 支架），实验结果证明，该支架具有良好的生物降解性，可促进缺损骨的再生，是修复破骨的优质材料。

羟基磷灰石(HA，Ca10 (OH) 2 (PO4) 6)是一种类似于人骨无机成分和晶体结构的材料，生物相容性好，对天然骨有很强的亲和力和骨传导性。壳聚糖是一种天然存在的聚合物，具有较好的生物相容性和生物降解性，而羧甲基壳聚糖 (CMCS)是一种通过羧甲基化合成的壳聚糖衍生物。CMCS 保留了壳聚糖优越的生物性能，提高了其水溶性。聚多巴胺 (PDA)是一种由贻贝分泌的粘附蛋白，有较强的生物相容性和细胞粘附性。

研究人员以 HA、CMCS 和 PDA 为原料，成功制备出 HA/CMCS/PDA 新型支架。这种新型支架的孔隙率为 60.5±4.6%，孔径 415±87 μM，而适当的孔隙结构可有效地控制支架的降解并诱导新骨的形成。

接着研究人员评估了新型支架的生物降解性，实验结果显示，体外降解 10 周之后，被 PBS 浸泡过的支架的失重百分比可达 17% 左右。FTIR 光谱结果显示，支架中的 CMCs 在 10 周后降解了。EDS 显示，浸泡 10 周后 Ca/P 离子比由 1.86 降至 1.31。这些结果说明 CMCS 和 HA 在降解过程中促进了钙离子的释放。

随后研究人员将市售产品（bone3）作为对比材料，在体内评估了新型支架的成骨性能。研究结果显示，HA/CMCS/PDA 支架的植入和降解对兔的肾脏和肝脏无不良影响。植入部位也无炎症反应。显微计算机断层扫描和组织学数据表明，在植入 12 周后，与空白对照组相比，HA/CMCS/PDA 支架能有效地促进兔股骨腔隙缺损区内新骨的形成。这些结果表明，HA/CMCS/PDA 支架具有优异的生物降解性，可促进新骨的形成。

综上所述，与市售产品相比，利用 3D 打印技术设计出的新型 HA/CMCS/PDA 支架具有良好的生物降解性和促进破骨修复的优异性能。

论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928493119344923?via%3Dihub#f0005