综述：CRISPR/Cas9基因组工程技术在ALS小鼠模型治疗中的应用

这篇综述创新性地探讨了3D打印技术结合新型季铵硅烷化合物K21（QAS）在骨组织工程中的应用，通过β-磷酸三钙（β-TCP）支架负载0.1% K21，实现了抗菌-成骨双功能协同效应，其弹性模量达1.98±0.09 GPa，孔隙率86±2.3%，显著促进兔骨缺损模型中骨小梁生成（第28天达100%）。

　　

引言

3D打印技术（又称增材制造）通过逐层堆叠材料构建复杂结构，在医学领域展现出革命性潜力。该技术能精确控制支架的宏观-微观结构，模拟人体组织的多尺度特征。牙周组织再生面临的核心挑战是如何在清除病原菌生物膜的同时促进骨组织修复。革兰阴性厌氧菌如牙龈卟啉单胞菌（P. gingivalis）释放的毒素会引发炎症级联反应，激活破骨细胞导致牙槽骨吸收。

材料与方法

采用商业生物墨水Cellink Bone（含纳米纤维化纤维素、藻酸盐和β-TCP颗粒）制备三组支架：对照组（蒸馏水）、实验组（0.1% K21或0.1%氯己定CHX）。通过气动挤出式生物打印机（21G锥形喷嘴）构建网格/实心立方体支架，经钙离子交联和冻干处理后：

• 形貌分析：孔隙可打印指数（Pr>0.9）显示所有组别均保持优异形状保真度

• 力学测试：原子力显微镜显示0.1% K21组弹性模量（1.98±0.09 GPa）显著高于对照组（1.1±0.07 GPa）

• 物相表征：X射线衍射证实支架含90% β-TCP，在2θ=27.25°和29.27°出现特征峰

• 抗菌评估：激光共聚焦显微镜显示K21处理组生物膜中死菌比例（红色荧光）显著增加

关键发现

抗菌机制：K21的C₁₈H₃₇疏水链插入细菌膜磷脂层，带正电荷的季铵氮与膜磷脂酸相互作用，导致膜液态-液晶态转变形成孔隙。对P. gingivalis生物膜的清除效率在6小时内达100%，显著优于CHX组。

成骨性能：

• 兔骨缺损模型：术后28天，0.1% K21组骨小梁占比（100%）远超对照组（91%），炎症评分降至1分（对照组为3分）

• 基因调控：RNA测序显示K21显著上调RUNX2（2.8倍）、BMP2（2.3倍）等成骨基因，同时下调IL-6（-2.1倍）、TNF-α（-2.4倍）等炎性因子

• 材料特性：拉曼光谱显示K21组v₁CO₃^2-/v₁PO₄^3-比值（62.5±6.1）最高，提示碳酸盐掺入增强生物活性

创新价值

该研究突破性地将抗菌-成骨双功能整合于单一支架：

1. 结构优势：3D打印精准控制300-500μm孔径，促进细胞迁移与血管化

2. 抗菌协同：K21对革兰阴性菌的MIC值比传统CHX降低50%

3. 免疫调节：通过抑制NF-κB通路减少破骨细胞分化

应用前景

这种含0.1% K21的β-TCP支架为牙周炎、骨缺损等疾病提供新治疗策略，其可扩展的3D打印工艺适合个性化医疗。未来研究可优化K21缓释动力学，并探索其在承重骨修复中的长期性能。