用于颅骨修复的3D打印仿生平骨生物陶瓷支架

　　

            

颅骨在人体中具有非常重要的功能，例如保护大脑和使脑神经能够通过，这对生理功能至关重要。严重的颅骨缺损会破坏患者的生理和心理健康。

对于倾向于使用自体骨移植的重建外科医生来说，通过颅骨成形术修复临界尺寸的颅骨缺损是具有挑战性的。自体骨的获取需要额外的手术，并伴有游离皮瓣丢失、感染、深静脉血栓形成和神经损伤等风险。这些限制需要发展替代自体骨移植修复颅骨缺损。

模拟天然骨的组成和微观结构的生物材料被广泛认为是骨缺损再生的理想材料。颅骨主要由磷酸钙组成，是典型的扁平骨，一般又细又宽，表面扁平或弯曲。

扁平骨有两个由皮质骨构成的外部致密表。两张桌子之间的区域被称为双盘骨，由松质骨组成。皮质骨具有低孔隙率(5% - 10%)，具有相互连接的管状孔隙，称为哈弗森管和Volkmann管。

松质骨由不规则的海绵状小梁组成，具有较高的比表面积，小梁表面的平均表面曲率接近于零。松质骨的结构特征与陀螺型三周期最小表面(TMPS)孔隙结构相似。

华南理工大学的科学家们受到颅骨的组成和结构特征的启发，通过高精度的还原光聚合3D打印技术，开发了两种模拟平骨的β-磷酸三钙生物陶瓷支架(Gyr-Comp和Gyr-Tub)。两种支架都有两个外层和一个具有模拟偶极体结构的旋转孔的内层。

Gyr-Comp支架的外层模拟了外表的低孔隙率，而Gyr-Tub支架的外层模拟了扁平骨表的管状孔隙结构。Gyr-Comp和Gyr-Tub支架具有更高的抗压强度，与具有交叉舱口结构的常规支架相比，其体外细胞增殖、成骨分化和血管生成活性显著提高。

在兔颅骨缺损植入12周后，Gyr-Tub加速了骨组织和血管的生成，修复效果最佳。Gyr-Tub支架在治疗颅骨缺损方面具有广阔的临床应用前景。这项工作为制备符合有效骨再生结构和功能需求的仿生生物材料提供了一种先进的策略。