采用粘结剂喷射3D打印技术制备的多孔ZnO/Zn支架可促进骨再生：体外与体内实验证据

《Acta Biomaterialia》：Porous ZnO/Zn scaffolds fabricated using binder-jetting 3D printing promote bone regeneration: in vitro and in vivo evidence

　　

林志强|朱世亚|吴宇天|韩悦|李云仓|马建峰|朱莉|童贤|文翠娥|林吉星

摘要

增材制造为制备可生物降解的多孔支架提供了有效方法，这类支架能够适应颌骨的机械特性。锌及其合金因其适宜的降解速率、良好的机械性能以及多样的生物功能，被视为有潜力的可降解材料。氧化锌已被证明能够促进血管内皮细胞的生长，并显著提升植入材料的血管化能力。在本研究中，通过粘结剂喷射3D打印技术制备出具有三周期极小面结构且孔隙率约为75%的多孔ZnO/Zn支架，随后在800、900、1000和1100°C下进行烧结。在体外和体内环境中，对烧结后的支架的微观结构、机械性能、耐腐蚀性及生物性能进行了系统评估。研究结果表明，该多孔ZnO/Zn支架含有α-Zn相和ZnO相，随着烧结温度的升高，α-Zn相逐渐转化为ZnO，从而导致降解速率和Zn²⁺释放量逐渐降低。烧结后的支架具有与松质骨相当的抗压强度，良好的细胞相容性，在体外具有较高的成骨和促血管生成潜力，同时还具备一定的抗菌性能。此外，该支架在体内能有效促进骨整合，显示出其在修复口腔及颌面骨缺损方面的应用潜力，不过仍需进一步的研究和临床验证。

重要性说明

本研究报道了通过粘结剂喷射3D打印技术成功制备出具有三周期极小面结构的多孔ZnO/Zn支架，并对其进行了全面评估，该支架有望用于新一代颌面骨缺损的修复。研究结果显示，孔隙率为75%的该支架具有与人类松质骨相当的抗压强度，能够满足颌骨应用的机械要求。该支架兼具优异的生物相容性和多种生物活性，其成分能够有效提升成骨细胞的存活率，促进血管内皮细胞的生长，并在体外刺激成骨分化。更重要的是，该支架在体外具有显著的抗菌性能，且在体内能有效促进骨整合，因此有望成为一种具有良好机械适应性及更强血管化能力的可降解植入材料，可用于颌面重建。