天津大学刘文广、天津医院杨强等 | 3D打印双层仿生人工骨膜用于促进骨再生

来源：生物设计与制造BDM


本研究论文聚焦3D打印双层仿生人工骨膜用于促进骨再生。骨膜是覆盖在骨表面的一层坚韧的结缔组织，对于维持骨组织的功能起到至关重要的作用。目前，大多数人工骨膜具有较弱的机械强度和较快的降解速度，并且难以将成骨功能和血管生成功能整合为一体。

鉴于此，在本项研究中，作者通过3D打印技术构建了一种双层仿生人工骨膜，以甲基丙烯酰化明胶 (GelMA) 和羟基磷灰石 (nHA) 作为仿生形成层，以负载镁离子的聚N-丙烯酰基甘氨酸 (PACG) 和GelMA的共聚凝胶作为仿生纤维层。两层中均含有GelMA组分，为挤出打印的实现提供了基础；由于nHA纳米粒子能够释放钙离子，形成层承担了促进骨髓间充质干细胞成骨分化的功能；纤维层的P (ACG-GelMA)-Mg2+水凝胶具有氢键增强的力学强度和长达60天左右的降解时间，起到保护内部缺损部位的功能，并且其中持续释放的镁离子展现出调控巨噬细胞向M2表型极化和促进脐静脉内皮细胞血管生成的功能。这种双层人工骨膜支架植入到大鼠颅骨临界尺寸骨缺损部位后，在术后12周具有最优的新骨生成效果，因而具有明显的促进骨再生作用。

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图1 双层仿生人工骨膜支架结构设计与功能示意图


图2 双层骨膜支架体外抗炎和成血管功能评价


图3 双层骨膜支架在体外具有促进骨髓间充质干细胞成骨分化功能


图4 双层骨膜支架植入大鼠颅骨临界尺寸骨缺损部位后具有优异的促进新骨再生效果