聚己内酯/透明质酸水凝胶打印结构支架以实现有效的骨再生

来源：生物设计与制造

在骨病中，在移植部位周围没有骨组织或骨组织状况不佳的情况下，骨传导功能非常低。因此，临床治疗需要骨传导性和骨诱导性方面的有效骨移植，本研究论文聚焦聚己内酯/透明质酸水凝胶打印的三维kagome结构支架使BMP-2缓慢释放以实现有效的骨再生。

最近，三维（3D）kagome（截半六边形镶嵌）结构的机械性能被证明有利于骨组织再生。在这项研究中，研究人员使用3D打印技术制造了含有透明质酸（HA）基水凝胶的聚己内酯（PCL）kagome结构支架。用大鼠颅骨皮下模型在体内评估水凝胶在支架中的保留能力3周，并将结果与使用含有HA基水凝胶的常规3D打印PCL网格结构支架，还有块状HA基水凝胶获得的结果进行比较。通过体内成像系统分析进一步评估了kagome结构支架中残留的水凝胶。为了进一步增强kagome结构支架的骨诱导性，制备了含有HA水凝胶的骨形态发生蛋白-2（BMP-2）的PCL kagome结构支架，并将其植入兔的颅骨缺损模型中16周。通过H&E、Masson的三色染色和显微CT图像分析评估骨再生特征。

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图1 PCL支架示意：a kagome结构；b 一般网格支架；c 含水凝胶的kagome结构；d含水凝胶的网格支架；e 暴露面积；f 丙烯酸化透明质酸合成

图2 本研究打印的PCL支架，孔隙大小与孔隙率

图3 a 体内成像结果图；b 相对体内成像投影面积；c 计算所得降解率

图4 a CT图；b 新骨生成率

图5 在4周和16周时对兔颅骨缺损模型进行组织学评估，并进行Masson三色染色（1.25×）。黑色虚线表示kagome结构支架植入的区域，黄色虚线表示放大图像的区域。a 第1组：无缺陷植入模型；b 第2组：kagome结构支架；c 第3组：带有HA基水凝胶的kagome结构支架；d 第4组：带有BMP-2/HA基水凝胶的kagome结构支架（比例尺：1 mm）

图6 第4周和第16周进行的H&E和Masson的三色染色在兔子颅骨缺陷模型（40×）。a 黑色箭头表示血管区域，黑色虚线表示层状骨（比例尺：100 μm）；b 胶原蛋白密度；c 矿化骨密度（n=4，*p<0.05对第4组，**p<0.01对第4组，***p<0.001对第4组）