磷酸钙骨水泥-镁合金复合支架用于骨干骨折固定的创新假说：从应力遮挡到生物降解的突破

针对传统骨科植入物存在应力遮挡、不可降解及软组织损伤等问题，西安医科大学团队提出钙磷酸盐骨水泥(CPC)-镁合金复合支架假说。该研究通过3D打印技术构建仿"钢筋混凝土"结构支架，兼具147.15 MPa抗压强度与206.1 MPa弯曲强度，可实现降解同步成骨。创新性提出球囊扩张植入技术，为骨干骨折治疗提供个性化解决方案。

　　

当遭遇车祸或严重跌倒时，人体最坚硬的长骨骨干常会发生粉碎性骨折。目前临床主要依赖钛合金髓内钉进行固定，但这些"永久性金属支架"却暗藏隐患：其刚性结构会分担骨骼本该承受的应力（称为应力遮挡效应），导致周围骨密度下降；不可降解的特性又迫使患者承受二次手术的痛苦。更棘手的是，传统植入手术需要扩髓操作，可能造成关节软组织不可逆损伤。

西安医科大学附属第一医院团队在《Medical Hypotheses》提出革命性解决方案——仿生"钢筋混凝土"结构的可降解复合支架。该设计巧妙结合钙磷酸盐骨水泥(Calcium Phosphate Cement, CPC)的生物活性与镁合金的力学性能，如同建筑中的钢筋与混凝土协同作用。CPC作为骨传导基质可促进成骨，而镁合金支架在降解过程中释放的镁离子竟能意外激活成骨细胞，二者降解产物形成良性循环。

研究采用三大关键技术：通过3D打印精确控制镁合金支架的孔隙结构；利用球囊扩张技术实现微创植入，避免传统扩髓损伤；采用硅胶模具模拟不规则髓腔环境，制备出0.5×0.5×2.5 cm³
标准试样。万能材料试验机测试显示，复合支架轴向压缩强度达147.15 MPa，完全满足人体负重骨147-220 MPa的生理需求。

主要研究发现

1. 假说核心：提出"降解-成骨动态平衡"理论，镁合金降解速率可通过表面涂层调控，与CPC的骨传导作用形成时空耦合。
2. 力学验证：三点弯曲试验揭示支架206.1 MPa的弯曲强度，但拉伸性能受限于CPC脆性，提示界面强化是未来重点。
3. 手术革新：设计的球囊扩张植入系统可将髓腔创伤降低70%，理论上缩短康复周期2-4周。
4. 生物效应：预实验显示镁离子浓度在0.8-1.2 mmol/L时最能刺激成骨细胞增殖，该范围恰与支架降解速率匹配。

讨论与展望
这项研究突破性地将土木工程原理移植到骨科植入物设计。CPC-镁合金复合支架的独特价值体现在三重维度：生理层面通过匹配骨模量减少应力遮挡；心理层面避免二次手术创伤；经济层面降低30%-50%医疗支出。但研究者坦承现存挑战：界面结合强度不足可能影响早期负重，且大规模临床前试验尚未开展。未来研究将聚焦于等离子体电解氧化(PEO)表面处理技术，目标在12个月内实现降解周期精准调控。

文末特别致谢西安医科大学（项目编号202311840001）的资助支持。通讯作者Fu Sun强调，这种"以降解促再生"的理念或将成为下一代骨科植入物的黄金标准，尤其适用于骨质疏松合并骨折的高危人群。随着动态匹配技术的成熟，该支架有望拓展至骨肿瘤切除后的缺损修复领域。