供稿人：王義凱、高琳 供稿單位：西安交通大學(xué)機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室 發(fā)布日期：2023-09-22
多孔鉭植入物是臨床實踐中常用于修復(fù)骨缺損的一類材料。為了提高植入物在醫(yī)療應(yīng)用中的可靠性并更好地進行臨床轉(zhuǎn)化，迫切需要系統(tǒng)地研究孔隙率對SLM制備的仿小梁骨鉭支架的骨形成，骨向內(nèi)生長和骨整合的影響。
近來，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院團隊采用激光粉末床熔融技術(shù)制備了一系列不同孔隙率的仿小梁骨鉭支架并進行表征，體外檢驗和比較大鼠間充質(zhì)干細胞對支架的粘附、增殖和成骨分化能力的影響，初步得出SLM制備的仿小梁骨鉭支架的最佳孔隙率范圍為70%-80%。
在研究過程中，該團隊設(shè)計了三種（如圖1）具有不同仿生小梁孔隙率的多孔鉭支架60%、70%和80%（分別表示為 Ta T60、Ta T70和Ta T80），并制備了多孔鉭盤（直徑10 mm×高3mm）用于體外研究和多孔鉭圓柱體（直徑3mm×高5mm）用于體內(nèi)研究。其分別通過ALP 染色和ARS染色對ALP和鈣沉積進行定性和定量分析，圖2A反映了第7天和第14天時各組材料的ALP檢測結(jié)果，結(jié)果表明，第7天時，Ta T60組的ALP量略高于Ta T70和Ta T80組，并且其量與第7天相比，第14天時所有三組的ALP量顯著更高，組間無顯著差異。ALP量化表明，在7天和14天時，Ta T70和Ta T80組中的ALP/總蛋白比率高于Ta T60。ARS染色的定性和半定量分析顯示，在第14天和第21天，所有材料的表面都形成了大量紅色鈣結(jié)節(jié)，彼此之間沒有統(tǒng)計學(xué)上的顯著差異。
圖1 不同孔隙率的多孔鉭支架的三維模型（a）和總體外觀（b）
圖2 rBMSCs在每個多孔鉭支架中的體外成骨作用：（A）和（C）7天和14天時ALP染色的外觀，（B）和（D）培養(yǎng)7天和14天時ALP活動的定量評估
該研究結(jié)果說明，孔隙率在70%-80%范圍內(nèi)的多孔鉭支架具有良好的成骨、骨傳導(dǎo)性、骨整合、生物安全性和力學(xué)性能，是一種非常有前途的骨科和牙科3D打印植入物，這為今后多孔鉭植入物的設(shè)計和優(yōu)化提供理論參考。