锶氧化物功能化3D打印聚己内酯/β-磷酸三钙纳米复合支架通过骨微环境重塑加速骨再生

本研究创新性构建锶氧化物(SrO)梯度掺杂(0-2.0 wt%)的3D打印PCL/β-TCP复合支架(3D PTSr)，通过熔融共混和直写成型(DIW)技术实现宏观孔隙(～1 mm)与微观拓扑的跨尺度调控。当SrO掺杂量为1.5 wt%时，支架展现最佳综合性能：接触角降至64.78°±0.54°，4周体外降解率42.83±0.02%，Sr2+可持续释放56天(累计10.42 ppm)。体内外实验证实该支架通过调节"材料降解-离子释放-拓扑结构"协同效应显著促进成骨分化(ALP活性提升)和颅骨缺损修复，为智能骨修复材料开发提供新范式。

　　

Highlight部分：

本研究通过高温煅烧掺杂策略建立材料降解-Sr²⁺释放动态耦合模型，揭示SrO功能化通过诱导β-TCP晶格畸变实现离子缓释的分子机制。3D PTSr1.5支架展现优异的力学性能（抗压强度5.64±0.04 MPa，抗拉强度2.75±0.16 MPa），显著优于对照组(p<0.05)。体外仿生矿化实验证实SrO功能化促进致密钙磷复合层形成，而MC3T3-E1细胞实验显示该支架通过提升ALP活性和钙结节形成显著增强成骨分化能力。

Section snippets部分：

【支架制备与表征】

采用直写成型(DIW)技术构建SrO梯度掺杂(0-2.0 wt%)PCL/β-TCP复合支架。通过SEM观察到Sr元素均匀分布，XRD分析显示β-TCP晶格参数随SrO掺杂发生规律性变化。接触角测试表明1.5 wt% SrO掺杂使材料亲水性最优，体外降解实验证实其具有pH响应性降解特性。

【成骨机制分析】

实时荧光定量PCR显示3D PTSr1.5支架显著上调Runx2、OCN等成骨相关基因表达。Western blot证实该支架通过激活Wnt/β-catenin通路和钙敏感受体(CaSR)实现成骨-破骨双向调控。微CT三维重建显示植入12周后，大鼠颅骨缺损区新生骨体积分数达78.3±2.1%，显著高于对照组(52.4±3.7%)。

Conclusions部分：

本研究成功构建具有Sr²⁺缓控释功能的3D打印复合支架，系统阐明其通过"材料降解-离子释放-力学微环境"三重协同机制促进骨再生。3D PTSr1.5支架展现理想的降解匹配性(42.83%失重率)、力学适配性(5.64 MPa抗压强度)和生物活性(Sr²⁺10.42 ppm累计释放)，为临界骨缺损修复提供创新解决方案。