负载rhBMP-2钙磷硅基活性骨修复材料的3D打印构建及生物学性能研究

目的 构建一种新型钙磷硅基活性骨修复材料，研究材料成分、孔道结构和是否负载生长因子对支架力学性能、细胞粘附性能和骨组织形成过程的影响。方法 以磷酸钙骨水泥(CPC)、介孔硅酸钙（MCS）为原料，采用3D打印技术构建不同孔道结构的MCS/CPC（MCS/CPC）复合支架，在扫描电子显微镜下观察支架内部孔道结构，通过万能力学试验机测试各组支架的最大抗压力学性能，用四甲基偶氮唑盐法测试各组支架的细胞粘附性能。建立大鼠颅骨原位缺损修复模型，在支架上负载重组人骨形态发生蛋白（rhBMP-2）制备得到钙磷硅基活性多孔支架（MCS/CPC/rhBMP-2），考察CPC、MCS/CPC和MCS/CPC/rhBMP-2支架的组织相容性与成骨性能。结果 采用3D打印技术能够实现对钙磷硅基骨修复支架内部孔道结构的可控制备。垂直孔设计大小为350 μm 的MCS/CPC支架具有适宜的孔隙率和抗压力学强度，分别为56.6%和9.8 MPa；细胞相容性良好，有利于细胞粘附。负载rhBMP-2可显著加快新生骨组织形成，植入MCS/CPC/rhBMP-2复合支架初期纤维组织即可在连通孔道中自由生长，在植入12周后，MCS/CPC/rhBMP-2支架新生骨面积明显高于CPC和MCS/CPC支架，且新生骨组织形成过程与颅骨膜内成骨过程相似，具有一定仿生效应。结论 采用3D打印法制备的MCS/CPC/rhBMP-2支架材料具有规则的连通孔道，力学性能良好，促进成骨效果优异，是理想的新型骨缺损修复材料。