3D打印用于骨再生的具有分层多孔结构的羟基磷灰石/磷酸三钙支架

三维（3D）打印支架近年来受到了相当大的关注，因为它们为骨细胞组织的再生提供了合适的环境，并且可以个性化定制形状。在诸多挑战中，材料成分和几何结构对支架的性能有重大影响。

羟基磷灰石和磷酸三钙（HA / TCP）作为天然骨骼和牙齿的主要成分，具有良好的生物学特性，被广泛用于骨支架的制造中。人们已经研究了许多制造方法来试图获得具有微孔结构的HA / TCP支架，从而促使细胞生长和营养运输。然而，目前的3D打印方法只能实现具有一定范围内的微孔结构的HA / TCP支架的制造。

近期，南加利福尼亚大学Yong Chen等人在Bio-Design and Manufacturing发表了题为3D printing of hydroxyapatite/tricalcium phosphate scaffold with hierarchical porous structure for bone regeneration的文章，开发了基于浆料的微型掩模图像投影立体光刻技术，使我们能够获得具有复杂几何形状（包括仿生特征和分层多孔性）的基于HA / TCP的光固化悬液。

在这里，我们研究了HA / TCP悬液的固化性能和物理特性，并开发了用于制造高粘度HA / TCP悬液的圆周运动工艺。基于这些研究，我们对支架的组成成分进行了优化。我们认为具有仿生分层结构的30 wt% HA / TCP支架表现出优异的机械性能和多孔性。我们在体外研究了细胞增殖，并在具有颅神经嵴细胞和骨髓间充质干细胞的长骨的裸鼠体内模型中进行了手术。结果表明，具有仿生分层结构的3D打印的HA / TCP支架是生物相容的，且具有足够用于手术的机械强度。

图一 具有仿生分层多孔结构的3D打印的HA / TCP支架的示意图

图二 使用基于浆料的微型掩模图像投影立体光刻技术制造HA / TCP支架

图三 在不同条件下烧结的3D打印的HA / TCP杆的孔隙率和机械性能

图四 具有分层多孔结构的HA / TCP支架

图五 在不同条件下打印的HA / TCP支架的生物相容性以及植入打印支架的活体裸鼠

来源：南极熊