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干细胞多孔钽与仿生3D胶原基复合支架应用于山羊骨软骨缺损的修复

长期以来，骨软骨损伤缺乏有效的治疗方法，尤其是在骨科疾病如类固醇相关骨坏死(SAON)中。此外，镁作为一种具有良好力学性能的可生物降解金属，其研究由来已久。中国科学院深圳先进技术研究院转化医学研究开发中心的秦岭赖毓霄团队，利用镁粉、聚合物PLGA和生物陶瓷β-TCP配制比例为16/3/1，16/2/2，16/1/3，4/1的浆料，使用低温快速成型(LT-RP)技术，通过3D打印技术以厚度120 μm和分间距层1.0 mm打印了24mm×24mm×24mm的多孔支架，其结构如图1。

图1：支架结构特性

体外分析PTM支架的物理特性和Mg离子的体外释放。后通过利用SAON兔关节缺损模型评估了PTM支架的成骨和血管生成特性，以及植入后的生物安全性。其研究技术路线如图2。

图2：研究技术路线图

实验结果表明，PTM支架具有良好的生物模拟结构和力学性能。动态增强磁共振成像和微电脑断层成像血管造影结果表明，植入PTM支架术后4周可增加血液灌注，促进新生血管生长，8周时可观察到大量结构良好的新生血管形成。而且，术后12周的微ct、组织学和力学性能测试结果显示，PTM支架能显著促进新生骨形成，增强新生骨力学性能，见图3，表明PTM支架具有成骨和血管生成的双重功能，在SAON中具有协同增强新骨形成和增强新骨质量的作用。
相较于其他研究，该课题组设计的PTM支架具备合适的物理结构和初始力学性能，其结构为血管爬行提供了合适的模板的同时，镁的掺入促进了新血管的形成，最终介导了新生骨的形成和重塑。

图3：Micro-CT下通道内新骨形成情况

参考文献：
Lai Y, Li Y, Cao H, Long J, Wang X, Li L, Li C, Jia Q, Teng B, Tang T, Peng J,Eglin D, Alini M, Grijpma DW, Richards G, Qin L；Osteogenic magnesium incorporated into PLGA/TCP porous scaffold by 3D printing for repairing challenging bone defect, Biomaterials (2019)
doi: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.01.013.

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