可降解α-TCP/PLA/nMgO复合材料的开发及其在引导骨再生中的空间维持与成骨促进作用

本研究针对引导骨再生（GBR）中空间维持不足的临床难题，开发了一种可定制化降解的α-TCP/PLA/nMgO三元复合材料。通过原位嵌入增强策略，该材料弯曲强度提升至95.75 MPa（达纯PLA的5倍），表面硬度提高至28.73 HV1 ，体外实验证实其可促进BMSCs（骨髓间充质干细胞）粘附、增殖及RUNX2介导的成骨分化，体内实验显示降解速率与异种骨移植物相当。结合CAD/CAM技术可实现个性化骨缺损修复，为需辅助支撑装置的精准GBR提供了创新解决方案。

　　

在口腔种植和骨缺损修复领域，引导骨再生（GBR）技术面临的核心挑战是如何在缺乏天然骨支撑的区域维持稳定的成骨空间。传统钛网和帐篷螺钉虽能提供机械支撑，但需二次手术取出且难以精准匹配复杂骨缺损形态。更棘手的是，现有生物材料往往无法兼顾力学强度、降解匹配性和成骨活性——3D打印的β-TCP支架机械性能不足（仅10 MPa），而纯聚乳酸（PLA）降解产生的酸性环境又可能抑制新骨形成。这些矛盾促使广州医科大学口腔医学院的研究团队开发了一种新型α-TCP/PLA/nMgO复合材料，其研究成果发表于《Scientific Reports》。

研究团队采用原位嵌入增强策略，通过球磨混合α-TCP（α-磷酸三钙）、PLA和纳米氧化镁（nMgO）颗粒后热压成型。关键技术包括：1）固体物理混合结合156℃热压实现高含量α-TCP（70wt%）均匀分散；2）通过DSC（差示扫描量热法）和FTIR（傅里叶变换红外光谱）分析材料结晶行为与化学相互作用；3）体外降解实验监测Tris-HCl缓冲液中重量损失和pH变化；4）采用CCK-8和活死染色评估MC3T3-E1细胞相容性；5）通过ALP染色、茜素红染色及RUNX2免疫荧光量化BMSCs成骨分化；6）小鼠皮下植入实验对比异种骨移植物评估体内降解与炎症反应；7）基于CAD/CAM技术制作个性化骨支撑网。

强度与硬度优化
SEM显示PLA含量0.7（PLA-0.7）时材料截面最致密，弯曲强度达95.75±MPa，Vickers硬度28.73 HV₁
（图1）。XRD证实α-TCP晶体结构保留，FTIR发现P=O与C=O存在p-π共轭，DSC显示添加α-TCP使PLA熔点升高至156.72℃（表1）。

降解调控机制
体外降解首周失重6%，归因于nMgO水解产生的OH^-
加速PLA酯键断裂（pH升至7.53），后期因表面nMgO消耗速率趋稳（图3）。小鼠体内12周降解21.9%，与异种骨（15.8%）无显著差异（图7）。

生物活性验证
nMgO使接触角降至67.2°，促进细胞粘附（图4E）。CCK-8显示PLA-0.7浸提液使MC3T3-E1增殖活性提升（P<0.001），活死染色证实无毒性（图4C-D）。成骨诱导实验中，RUNX2表达量翻倍（P<0.001），ALP活性和钙结节形成分别增加2.1倍和1.8倍（图5）。

临床转化潜力
HE染色显示植入12周后炎症反应与异种骨相当（图6），血液生化未现异常。通过CAD/CAM制作的个性化网格（图8）可精确匹配11.0×9.7×4.5 mm³
下颌骨缺损。

该研究创新性地通过固体混合-热压成型突破3D打印的材料比例限制，使α-TCP含量提升至70wt%仍保持均匀分散。nMgO的双重功能（Mg²⁺
促 osteoblast增殖/抑制osteoclast活性，OH^-
中和PLA酸性副产物）实现降解-成骨协同调控。相较于传统GBR辅助装置，该材料兼具可吸收性（免二次手术）、机械强度（接近皮质骨）和形态适配性（CAD/CAM定制），为复杂骨缺损的精准修复提供新范式。未来可探索PLLA/β-TCP组合延长降解周期，或通过动物大骨缺损模型验证临床适用性。