综述：光聚合3D打印钙磷酸盐基骨支架的战略进展：综述

这篇综述系统总结了光聚合（VP）3D打印技术在钙磷酸盐（CaP）骨支架制造中的最新进展，重点探讨了材料配方（如HA、β-TCP）、打印工艺（SLA/DLP）、结构设计（TPMS几何）与后处理（烧结/复合）对支架力学性能（抗压强度15-37 MPa）和生物学功能（成骨/血管化）的影响，为个性化骨再生提供了创新解决方案。

　　

光聚合3D打印钙磷酸盐骨支架的技术突破

1. 光聚合技术原理与分类
光聚合（Vat Photopolymerization, VP）技术通过紫外光固化光敏树脂实现高精度（20-100 μm）打印，主要包括激光扫描（SLA）和投影式（DLP）两类。SLA通过点状激光逐线固化，而DLP通过数字微镜器件（DMD）实现整层同步曝光，打印速度更快。其中DLP占比达75%，成为CaP支架制造的主流选择。

2. 光敏树脂的配方奥秘
CaP浆料需平衡陶瓷负载（10-70 wt%）与流变性能：

• 单体选择：常用聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）、六亚甲基二丙烯酸酯（HDDA）等合成单体，或甲基丙烯酸化明胶（GelMA）等天然衍生材料
• 光引发剂：TPO（λ_peak 380 nm）、BAPO等Norrish I型引发剂主导自由基聚合
• 分散剂：BYK系列或Solsperse可防止CaP颗粒沉降，粘度需控制在3-5 Pa·s（剪切速率100 Hz时）

3. 全陶瓷与复合支架的工艺路线
全陶瓷路线通过高温烧结（1100-1300°C）获得纯CaP结构，但存在脆性大（应变<2%）、微裂纹等问题。复合路线保留聚合物基体（如PCL、PLGA），应变能力提升至10%，且可通过聚合物改性（如RGD肽修饰）增强细胞粘附。创新策略如"壳-核"结构（β-TCP外壳/PCL内芯）使断裂能提高10倍。

4. 结构设计的生物学智慧

• TPMS曲面（如Gyroid）比传统网格结构抗压强度提高2倍（22→12 MPa），且促进细胞增殖
• 贯通流道设计使兔肌肉植入时骨长入面积提升40%（30%→70%）
• 六方密堆(HCP)孔隙促进血管化，体内成骨量达8%（vs 1%常规结构）

5. 成分调控的协同效应

• 离子掺杂：Mg²⁺掺杂β-TCP使BV/TV提升1.5倍，Sr²⁺增强成血管基因表达
• 生物涂层：BMP-2纳米凝胶涂层使颅骨缺损修复率提高10%，血小板裂解物（PL）涂层血管密度增加50%
• 天然药物：淫羊藿苷（Icariin）负载支架促成骨量达9 mm³（对照组2 mm³）

未来展望
前沿方向包括：

• 双光子聚合（2PP）实现亚微米级特征
• 抗菌拓扑结构（如针状CDHA晶体）对抗植入感染
• 动态支架（如光响应水凝胶）实现生长因子时序释放
• 多材料打印构建仿生梯度结构

该技术正推动骨修复从"形状匹配"迈向"功能重建"的新纪元。