基于梯度多孔钛支架与复合生长因子涂层增强骨整合及生物性能的研究

推荐 为解决传统钛合金植入体存在的应力屏蔽效应及骨整合不足问题，南昌大学研究人员通过3D打印技术构建了梯度多孔钛支架，并结合BMP-2和PDGF-BB负载的壳聚糖微球进行表面修饰。研究表明，径向梯度多孔结构结合复合涂层显著提升了细胞增殖、成骨分化及体内新骨形成能力，为骨缺损修复提供了创新解决方案。

　　

论文解读
在口腔种植领域，钛合金植入体因其优异的力学性能被广泛应用，但其高弹性模量常导致应力屏蔽效应，引发植入体松动甚至失效。此外，传统钛合金表面惰性限制了骨细胞的黏附与增殖，延长了骨整合时间。为解决这些问题，南昌大学的研究团队通过3D打印技术设计并制造了具有梯度孔隙结构的钛支架，并进一步结合BMP-2和PDGF-BB负载的壳聚糖微球进行表面修饰，旨在提升植入体的骨整合能力及生物活性。

研究人员首先利用选择性激光熔融（SLM）技术制备了三种不同孔隙结构的钛支架：均匀孔隙、径向梯度孔隙和轴向梯度孔隙。通过有限元分析（FEA）和压缩测试评估其力学性能，结果显示梯度孔隙结构在降低应力屏蔽效应的同时，其弹性模量和抗压强度均接近天然骨组织。随后，研究团队采用体外细胞实验验证了不同孔隙结构对大鼠骨髓间充质干细胞（rBMMSCs）增殖和分化的影响，发现径向梯度孔隙支架显著促进了细胞黏附、增殖及碱性磷酸酶（ALP）活性。

为进一步增强支架的成骨诱导能力，研究人员将BMP-2和PDGF-BB负载于壳聚糖微球中，并将其涂覆于径向梯度孔隙支架表面。体内动物实验表明，复合涂层支架不仅加速了新骨形成，还提高了骨体积分数（BV/TV）。其中，同时负载BMP-2和PDGF-BB的双因子涂层支架表现出最佳效果，其新生骨量显著高于单一因子涂层组。

研究结论指出，径向梯度孔隙钛支架结合BMP-2和PDGF-BB负载的壳聚糖微球涂层，通过优化力学性能与生物活性，显著提升了骨整合效率。这一创新设计为临床骨缺损修复提供了新思路，并有望缩短治疗周期。论文发表于《BMC Oral Health》，为口腔种植材料的研发提供了重要参考。

研究方法
本研究采用选择性激光熔融（SLM）技术制备梯度多孔钛支架，并通过有限元分析（FEA）评估其力学性能。体外实验包括细胞增殖（CCK-8）、分化（ALP染色）及体内动物模型（Micro-CT、HE染色）验证支架的生物学功能。

研究结果
机械性能与孔隙结构：径向梯度孔隙支架（Gxy）的弹性模量（7.72±0.26 GPa）和抗压强度（269.23±6.91 MPa）接近天然骨，且孔隙率（47.75%）均匀分布，利于营养传输。
细胞相容性：rBMMSCs在Gxy支架上表现出最高增殖率（OD值）及ALP活性，证实其优异的成骨潜能。
复合涂层效果：BMP-2与PDGF-BB双因子涂层支架（B+P组）在体内实验中促进新骨形成（BV/TV=32.11%），显著优于单一因子组（B组：25.00%，P组：24.88%）。
生物安全性：HE染色显示复合支架无毒性，植入后器官结构正常。

研究结论
径向梯度孔隙钛支架通过优化力学性能与孔隙结构，结合BMP-2和PDGF-BB双因子涂层，显著提升了骨整合效率。该研究为骨缺损修复提供了兼具力学适配性与生物活性的植入材料，具有重要的临床转化潜力。