基于挤压技术的3D打印明胶甲基丙烯酰氧基羟磷灰石支架，用作肿瘤切除后骨癌治疗的卡铂递送系统

《In vitro models》：Extrusion-based 3D-printed gelatin methacryloyl-hydroxyapatite scaffold as a carboplatin delivery system for bone cancer treatment after tumor resection

　　

摘要

研究目的

骨肿瘤切除后往往会出现较大尺寸的缺损，而PMMA水泥等传统治疗方法由于其生物惰性，无法有效促进组织再生。此外，用于清除术后残留癌细胞的系统性化疗缺乏针对性，且会引发严重的全身性毒性。本研究旨在开发一种由甲基丙烯酰化明胶（GelMA）和羟基磷灰石（HAp）构成的个性化3D打印复合支架，作为骨组织工程与局部卡铂释放的双功能平台。

研究方法

该支架是通过挤出式3D打印技术制备的。研究人员通过全面的流变学测试来评估其打印性能，同时运用不同的动力学模型分析卡铂的释放规律，并在模拟体液环境中检测其体外生物活性。所有实验均重复三次（n=3）。

研究结果

流变学分析表明，虽然加入HAp后会降低凝胶稳定性及复合弹性模量，但能提升支架的形状恢复能力（从49%升至90%）。GelMA支架中的卡铂释放遵循Kosmeyer-Peppas模型所描述的混合菲克定律与Case II传输机制，而GelMA-HAp支架则呈现零级动力学特征，符合Hixson-Crowell模型的描述，说明其释放机制是由基质侵蚀驱动的。生物活性测试显示，在模拟体液中放置1天后，GelMA和GelMA-HAp表面都会出现磷灰石结晶，其中含HAp的支架表面磷灰石层更为致密。

研究结论

这种3D打印的GelMA-HAp支架是一种极具潜力的双功能材料，既能为骨组织再生提供良好的生物活性环境，又能实现持续、局部的化疗药物释放。这种个性化设计有望为消除癌症与修复骨骼之间存在的问题提供解决方案。