骨缺损是由创伤、熏染、肿瘤切除或枢纽翻修等多种因素引起的骨一连性破损和结构完整性损失,,,,,,,,临床上自体骨移植因具有优异的生物相容性,,,,,,,,被视为“金标准”,,,,,,,,但供区有限且并发症爆发率较高[1];;;;;;;;异体骨移植虽然在一定水平上缓解了骨源缺乏的问题,,,,,,,,但保存免疫倾轧和疾病撒播的潜在危害[ 2 ]。。。。。。。近年来,,,,,,,,3D 打印多孔钛支架(3D-printedporoustitaniumscaffold,3DP-PTS)依附可控的孔隙结构、优良的力学性能以及优异的生物相容性,,,,,,,,成为目今研究的热门偏向[3-4]。。。。。。。研究批注,,,,,,,,合理优化孔径和孔隙率可模拟松质骨特征,,,,,,,,也可以增进细胞黏赞许骨组织长入;;;;;;;;同时,,,,,,,,外貌功效化修饰及生物活性分子负载有助于提升骨整合能力,,,,,,,,并付与质料抗熏染和促血管天生等功效[5-6]。。。。。。。现在,,,,,,,,部分个体化3DP-PTS 已用于髋臼、下颌骨及长骨缺损的重修,,,,,,,,并取得起源效果。。。。。。。然而,,,,,,,,3DP-PTS 的临床转化仍面临恒久生物清静性、制造精度和本钱效益等挑战。。。。。。。本文将综述 3DP-PTS 在孔隙结构设计、外貌修饰和活性分子负载等方面的研究希望,,,,,,,,团结临床应用现 状,,,,,,,,探讨其优势与局限,,,,,,,,并展望智能涂层、免疫调控及人工智能辅助设计等前沿偏向,,,,,,,,以期为骨缺损修复提供新的思绪和参考。。。。。。。
1、3DP-PTS 的孔隙设计与骨再生效能关联性
3DP-PTS 的孔径、孔隙率及连通性直接影响骨长入效率与力学稳固性,,,,,,,,通过模拟自然的人骨单位结构,,,,,,,,理想的多孔钛支架孔隙率为 60%~90%,,,,,,,,孔径为 300~900μm[7]。。。。。。。临床前研究批注,,,,,,,,孔径 300~600μm 可兼顾细胞浸润与机械支持,,,,,,,,叼径<200μm 时,,,,,,,,限制了细胞渗透和迁徙,,,,,,,,导致细胞主要停留在支架外貌,,,,,,,,难以形成深入的细胞-基质相互作用;;;;;;;;而孔径>800μm 虽可以增进血管化,,,,,,,,但抗压强度显著降低,,,,,,,,难以知足承重骨需求[8];;;;;;;;在孔隙率方面,,,,,,,,3DP-PTS 相较于钽、不锈钢等金属质料,,,,,,,,弹性模量靠近松质骨,,,,,,,,可镌汰应力屏障引发的继发性骨吸收[9-10]。。。。。。。鲁斌[11] 在兔股骨髁骨缺损模子中比照差别孔隙率支架,,,,,,,,发明 3D 打印的差别孔径支架(900、1 200、1 500μm)均能实现骨组织长入。。。。。。。在合适的规模内较大孔径有利于早期骨及骨髓样组织的快速长入;;;;;;;;而较小孔径则更利于后期骨组织的大宗形成。。。。。。。针对结构连通性缺乏的问题,,,,,,,,邓威等[12] 的动物实验显示,,,,,,,,多孔钛质料具有优异的成骨性能和骨传导性,,,,,,,,其连通的多孔结构不但利于成骨细胞长入和分解,,,,,,,,还利于血管天生和营养物质交流,,,,,,,,从而增进新生骨的形成与成熟。。。。。。。研究批注,,,,,,,,孔径决议细胞迁徙阈值,,,,,,,,孔隙率主导力学衰减曲线,,,,,,,,相宜的孔隙结构可增进与周围骨组织形成稳固牢靠,,,,,,,,加速骨骼系统的重修[13]。。。。。。。

梯度孔隙设计通过模拟自然骨的力学梯度漫衍,,,,,,,,有助于降低界面剪切应力集中[14]。。。。。。。已知人骨弹性模量为 7~30GPa,,,,,,,,支架设计需兼顾强度,,,,,,,,通常要求高于人致密骨的抗拉强度 50~150MPa,,,,,,,,压缩强度 100~230MPa[15-16]。。。。。。。甄承栋[17] 基于竹节生物力学特征构建三周期极小曲面梯度钛支架,,,,,,,,其 Gyroid晶胞支架(P2V1)屈服强度达 298.81MPa,,,,,,,,与自然骨弹性模量规模高度匹配;;;;;;;;对梯度支架举行的流体动力学仿真模拟中,,,,,,,,Gyroid 晶胞梯度支架组的壁面剪切力相对平稳,,,,,,,,且最适区域在 90% 以上,,,,,,,,证实其在力学性能和渗透性上体现优异。。。。。。。Brett 等[18] 对骨植入仿生质料的研究发明,,,,,,,,多孔钛结构的力学性能更靠近自然骨质料,,,,,,,,能显著增强骨-植入物界面的机械锁合和胶原纤维整合,,,,,,,,提高剪切强度;;;;;;;;其梯度孔隙设计镌汰应力集中,,,,,,,,可阻止微动导致的纤维包裹。。。。。。。Magré等[19] 开发的可变形钛支架在髋臼翻修术中实现术中塑形适配,,,,,,,,在仿骨缺损模子中可实现优异贴合,,,,,,,,梯度孔隙结构不但实现了逐层的可塑性变形和空间填充能力,,,,,,,,也能通过调理支柱尺寸漫衍来优化整体的力学响应。。。。。。。综合来看,,,,,,,,怎样在降低应力屏障的同时提升多孔钛支架的抗压强度,,,,,,,,是未来研究的主要偏向。。。。。。。
仿生多孔结构设计则可通过接触指导效应增进细胞定向排列。。。。。。。Jarolimova 等[20] 发明钛合金支架外貌对 8μm 宽度的微沟显示出很强的成骨细胞接触指导作用,,,,,,,,通过接触指导效应使成骨细胞定向排列,,,,,,,,增进成骨分解。。。。。。。Lee 等[21] 进一步设计 3 种多孔网络结构,,,,,,,,并团结微弧氧化外貌改性,,,,,,,,提升了细胞在实验初期的附着和增殖能力。。。。。。。动物实验批注,,,,,,,,该支架使骨接触面积较古板要领有显著提升[22]。。。。。。。由此可见,,,,,,,,相宜的仿生多孔结构不但有利于成骨细胞的黏附与增殖,,,,,,,,还能增进其成骨分解,,,,,,,,为骨修复质料的设计提供新的思绪。。。。。。。
2、外貌功效化修饰提升骨整合与抗并发症能力
3DP-PTS 植入体外貌功效化修饰可进一步增强其生物外貌活性及骨诱导能力。。。。。。。现有研究批注,,,,,,,,微弧氧化与等离子喷涂能够付与钛外貌生物活性。。。。。。。Ni 等[23] 在钛合金支架外貌制备钙磷涂层后,,,,,,,,质料外貌接触角显著降低,,,,,,,,外貌亲水性增强,,,,,,,,并提高了间充质干细胞的黏附密度与碱性磷酸酶活性,,,,,,,,从而更有用地诱导和加速成骨分解。。。。。。。该效果证实,,,,,,,,外貌功效调控可有用增强细胞生物活性。。。。。。。Ma 等[24]在 3DP-PTS 上使用丝素卵白涂层,,,,,,,,发明其不但改善了成骨细胞黏附与形态,,,,,,,,还增进了成骨细胞增殖,,,,,,,,增强了成骨细胞分解与矿化;;;;;;;;同时,,,,,,,,该丝素卵白涂层显著降低了细胞凋亡率约 68%,,,,,,,,动物模子研究显示,,,,,,,,丝素卵白涂层植入物的新生骨体积/孔隙体积相比于纯钛组提升了 2 倍。。。。。。。Wang 等[25] 开发了一种基于镁-MOF-74 载药系统和丝素卵白的分级复合功效化 3DP-PTS。。。。。。。该支架通过协同且可控地释放淫羊藿苷和镁离子,,,,,,,,有用调控了植入部位的骨免疫微情形(诱导巨噬细胞向 M2 型极化),,,,,,,,从而同时增进成骨分解并抑制破骨活性,,,,,,,,最终在骨质松散条件下显著增进了植入体与宿主骨之间的骨整合。。。。。。。

纳米级外貌形貌通过机械转导作用激活成骨通路。。。。。。。Yang 等[26] 指出具有纳米结构的 3D 打印钛植入体外貌,,,,,,,,能显著增进细胞黏附,,,,,,,,细胞外貌的整合素(如 α2β1)是感知植入体外貌纳米拓扑结构的 要害受体。。。。。。。它们作为机械传导的桥梁,,,,,,,,毗连着细胞外基质(此处即植入体外貌)和细胞内的骨架系统,,,,,,,,从而触发成骨相关信号通路并增进成骨分解。。。。。。。Jang 等[27] 在 3DP-PTS 外貌涂覆还原氧化石墨烯,,,,,,,,使用其吸附纤维毗连卵白的特征,,,,,,,,增进了成骨细胞的初始黏附、增殖和恒久生长。。。。。。。钛支架亲水性的增强与纳米级拓扑结构相团结,,,,,,,,为细胞创立了更相宜的生长和分解微情形,,,,,,,,展现纳米化学修饰对细胞外基质的调控作用。。。。。。。上述效果批注,,,,,,,,纳米级修饰可改变植入物外貌的化学和形貌特征,,,,,,,,从而准确调控植入物与离子、生物分子及细胞的相互作用,,,,,,,,有利于分子和细胞活性,,,,,,,,并最终增进骨与植入体的整合。。。。。。。
铜、银离子掺杂可实现抗菌与促血管天生的双重效应。。。。。。。Cheng 等[28] 开发的铜-锶共掺钙硅酸盐涂层展现出双重生物效应,,,,,,,,即通过释放铜离子/锶离子使金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的菌落数目急剧镌汰,,,,,,,,抗菌率显著高于钛组和硅酸钙组;;;;;;;;同时铜锶-硅酸钙组的植入体与周围骨组织细密团结,,,,,,,,险些完全被新生的骨组织和纤维组织笼罩,,,,,,,,效果显着优于纯钛组和纯硅酸钙组,,,,,,,,提醒离子协同作用在抗菌与成骨中的时空调控价值。。。。。。。Wu等[29] 使用构建的聚多巴胺-铜复合涂层,,,,,,,,实现了可控且一连的离子释放,,,,,,,,在保存了钛合金支架自己的高力学强度的条件下,,,,,,,,协同增强了成血管与成骨能力。。。。。。。Li 等[30] 将万古霉素-聚乙烯醇涂层应用于钛支架,,,,,,,,所有植入通俗钛椎间融合器的比照组兔子在 1 周内所有因严重熏染殒命,,,,,,,,手术部位泛起显着化脓;;;;;;;;而所有植入万古霉素-聚乙烯醇涂层 3DP-PTS 椎间融合器的实验组兔子所有存活,,,,,,,,且切口逐渐愈合。。。。。。。该效果证实,,,,,,,,3D 打印的多孔结构为涂层的稳固附着和药物的高效负载提供了理想的平台,,,,,,,,该多功效涂层系统突破了古板质料的简单功效局限,,,,,,,,实现了“抗菌骨整合”的双重作用。。。。。。。综上所述,,,,,,,,3DP-PTS外貌功效化修饰通过优化外貌理化特征,,,,,,,,在提升骨整合性能的同时实现对熏染的有用控制,,,,,,,,为植入体的恒久稳固与功效恢复提供了有力包管。。。。。。。
3、生物活性分子负载的时空协同效应
研究显示,,,,,,,,团结海藻酸盐微珠、羟基磷灰石和骨形态爆发卵白(bonemorphogeneticprotein,BMP)-2,,,,,,,,并团结内牢靠和胶原屏障膜的情形下,,,,,,,,能够为长骨大段缺损的修复提供充分且高效的骨传导性和骨诱导性支持[31],,,,,,,,进一步证实生长因子一连释放对骨修复具有要害作用。。。。。。。针对血管-成骨耦联难题,,,,,,,,团结使用血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)与 BMP-2 可实现时序释放[32],,,,,,,,即甲基纤维素/RGD 肽 γ-辐照藻酸盐纳米颗粒配合负载 VEGF 和 BMP-2,,,,,,,,VEGF 早期(1~2 周内)快速释放以建设血管网络,,,,,,,,BMP-2 后期(可一连 4~6 周甚至更久)缓慢一连释放以指导骨细胞长入和矿化;;;;;;;;别的,,,,,,,,借助乃阶载体与先进制造手艺(如 3D 打。。。。。。。,,,,,,,,可实现生物因子的准确负载与释放动力学调控,,,,,,,,从而推动时序释放模式在骨修复中的应用。。。。。。。Jing 等[33] 制备了一种负载辛伐他汀和水凝胶的 3D 打印钛合金支架,,,,,,,,其缓释系统能够通过诱导铁殒命来抑制骨血瘤细胞(143B 细胞系)的增殖和迁徙,,,,,,,,这种铁殒命依赖于转铁卵白/NADPH 氧化酶 2 通路的激活;;;;;;;;效果批注,,,,,,,,该支架系统在统一局部微情形中实现了抗肿瘤治疗与骨组织再生的双重作用,,,,,,,,验证了“修复-治疗平衡”模式的可行性。。。。。。。Li 等[ 34 ] 将负载淫羊藿苷的海藻酸钠/矿化胶原卵白水凝胶填入 3DP-PTS 中,,,,,,,,制备出海藻酸钠/矿化胶原卵白 3DP-PTS 复合支架;;;;;;;;海藻酸钠/矿化胶原卵白水凝胶能有用控制淫羊藿苷的释放,,,,,,,,28d 内累计释放率达 77.23%,,,,,,,,阻止了药物的突释效应,,,,,,,,实现了恒久、稳固的药物递送,,,,,,,,体外研究显示该支架显著增进骨髓间充质干细胞的增殖与成骨分解,,,,,,,,其浸提液还能增强人脐静脉内皮细胞的迁徙及成管能力,,,,,,,,并显著上调血管天生相关基因(VEGF、bFGF、HIF-1)的表达。。。。。。。综上,,,,,,,,多种生物活性因子的缓释系统通过时序释放调控、分子通路激活及多效协同机制,,,,,,,,显著提升骨缺损修复效果。。。。。。。这种提升不但体现在新骨体积、骨密度和血管化水平的周全增强,,,,,,,,同时也实现了对病理性骨微情形的有用干预,,,,,,,,为重大骨缺损的精准治疗提供了坚实的实验依据。。。。。。。

4、骨科临床应用现状
3DP-PTS 在骨缺损精准重修中展现出多维优势[35]。。。。。。。付君等[36-37] 通过 CT 逆向工程构建剖解适配型钛支架,,,,,,,,针对 Paprosky Ⅲ型髋臼缺损实现个体化重修,,,,,,,,术后 6~26 个月 Harris 平均评分从 44.0 分提升至 84.3 分,,,,,,,,CT3D 重修显示骨-支架接触率达92.3%±2.5%,,,,,,,,充分证实了剖解仿生设计对骨整合界面优化的显著作用。。。。。。。Chen 等[38] 团结接纳 Masquelet手艺修复熏染性股骨大段缺损,,,,,,,,分阶段实现骨缺损重修,,,,,,,,总体愈合率达 91%,,,,,,,,熏染复发率低于 10%,,,,,,,,且患者的假体-骨界面实现了优异的骨整合,,,,,,,,提醒该团结战略在控制熏染与增进骨愈合方面具有临床可行性。。。。。。。Pu 等[39] 研究一种载有抗菌药物(万古霉素)和成骨因子(BMP-2)的双功效水凝胶修饰的微孔钛合金植入物,,,,,,,,乐成开发了一种具有活性氧扫除、抗菌和成骨三重功效的复合植入系统,,,,,,,,即能够有用扫除熏染微情形中的活性氧;;;;;;;;一连释放万古霉素抑制细菌熏染;;;;;;;;释放 BMP-2 增进骨再生与整合;;;;;;;;最终在熏染性骨缺损模子中取得显著的骨愈合与植入物整合效果。。。。。。。综上,,,,,,,,3D 打印个体化钛支架通过精准剖解适配、载药控释及多模态修复战略,,,,,,,,显著提升重大骨缺损重修的临床疗效,,,,,,,,同时有用控制熏染危害,,,,,,,,为重大骨缺损的综合治理提供了新的循证依据。。。。。。。

5、海内外相关产品的研发明状
随着手艺的成熟,,,,,,,,3DP-PTS 已逐步从实验室研究向商业化应用过渡,,,,,,,,海内外多家企业推出了获批上市的产品,,,,,,,,为骨缺损修复提供了标准化与个体化相团结的多元化解决计划。。。。。。。
在外洋,,,,,,,,美国 4WEBMedical 公司开发的椎间融合桁架植入物已获美国食物药品监视治理局批准,,,,,,,,其奇异的侧向桁架设计能够优化载荷漫衍并有用增进椎间融合[40]。。。。。。。意大利 AdlerOrtho 公司的TrabecularTitanium 多孔钛植入物系列接纳电子束熔融手艺制造,,,,,,,,具有仿骨小梁的 3D 连通结构,,,,,,,,普遍应用于髋、膝、肩枢纽翻修术中的骨缺损重修,,,,,,,,其恒久随访数据显示出优异的稳固性和骨长入效果[41]。。。。。。。
在海内,,,,,,,,北京爱康医疗作为领军企业,,,,,,,,其 3D打印髋枢纽臼杯、椎体及人工椎系一切先后获得国家药品监视治理局注册批准,,,,,,,,并普遍应用于临床;;;;;;;;其中,,,,,,,,基于 3DACT(3D 精准构建手艺)的多孔钛植入物在重大髋臼缺损重修中展现了优异的临床效果,,,,,,,,其不但能有用恢复枢纽功效,,,,,,,,还能降低术后并发症的爆发率[42]。。。。。。。上海晟实医疗等公司也开发了响应的 3D 打印骨科植入物产品,,,,,,,,推动了该手艺在海内的普及。。。。。。。

这些已上市产品配合的特点是均接纳了仿生多孔结构以确保骨整合,,,,,,,,但其外貌改性战略相对古板,,,,,,,,功效化水平(如抗菌、促血管化)仍有较大提升空间。。。。。。。因此,,,,,,,,未来产品研发需在坚持结构仿生优势的同时,,,,,,,,注重外貌功效化与智能化刷新,,,,,,,,以知足临床对重大骨缺损修复的更高需求。。。。。。。
6、现存挑战与未来生长偏向
只管 3DP-PTS 在骨缺损修复中展现出显著优势,,,,,,,,但其临床转化仍面临多重手艺瓶颈与科学挑战。。。。。。。首先,,,,,,,,恒久降解机制尚不明确。。。。。。。多孔钛的微动磨损颗粒浚????赡苡辗⒙匝字⒎从,,,,,,,,例如,,,,,,,,Berlinberg等[ 43 ] 报道多孔钛髋臼杯的总体无翻修生涯率为81%,,,,,,,,髋臼壳特异性生涯率为 88%,,,,,,,,无菌性失败生涯率为 90%,,,,,,,,但术后 5 年以上数据仍缺乏系统性剖析。。。。。。。人工假体释放的钛颗粒等磨损颗粒浚????赏ü碳ぱ字⑾赴⑵扑鸪晒窍赴肫乒窍赴涞钠胶,,,,,,,,诱发周围性骨消融[44]。。。。。。。因此,,,,,,,,需建设 10 年以上的临床随访数据库,,,,,,,,并团结组织病理学剖析,,,,,,,,明确恒久植入后的生物相容性转变纪律。。。。。。。其次,,,,,,,,大规模生产质量控制仍是亟待解决的难题。。。。。。。古板数字光处置惩罚打印因纳米陶瓷颗粒引起的光散射效应,,,,,,,,导致现实打印精度严重受损,,,,,,,,纵然装备具备微米级理论精度,,,,,,,,制品孔径往往偏离设计值。。。。。。。而研究批注,,,,,,,,有利于骨长入的理想孔径规模通常在 100~500μm,,,,,,,,一旦孔隙误差过大,,,,,,,,骨长入效率便会显著下降[45]。。。。。。。别的,,,,,,,,外貌粗糙度的波动可能影响细胞黏附与分解行为。。。。。。。例如,,,,,,,,Wang 等[46] 使用原子力显微镜测定了 4 种外貌的粗糙度,,,,,,,,粗糙外貌(粗糙钛外貌和负载锶的粗糙钛外貌)增进了骨髓间充质干细胞的黏附、增殖和成骨分解,,,,,,,,骨髓间充质干细胞的碱性磷酸酶活性提升。。。。。。。未来需开发高精度原位监测手艺,,,,,,,,例如激光干预仪某人工智能驱动的实时反响系统,,,,,,,,以实现孔隙结构与外貌形貌的标准化生产。。。。。。。
在立异偏向上,,,,,,,,智能响应型涂层的开发是主要趋势。。。。。。。目今研究多集中于 pH 或酶触发释药系统,,,,,,,,Li 等[47] 设计的 pH 响应型涂层可在熏染微情形下快速释放万古霉素,,,,,,,,局部药物浓度能够快速抵达高药物浓度,,,,,,,,在早期有用杀灭细菌,,,,,,,,并在需要时恒久一连施展细菌敏感作用。。。。。。。然而,,,,,,,,此类系统的靶向性与可控性仍需提升。。。。。。。未来可探索多重响应机制,,,,,,,,例如将温度敏感水凝胶与酶降解质料相团结,,,,,,,,以实现时空精准的药物释放。。。。。。。
对骨再生具有要害作用。。。。。。。Razzi 等[48] 通过外貌修饰一层具有互联微孔结构的氧化物涂层举行处置惩罚,,,,,,,,与未处置惩罚的植入物相比,,,,,,,,等离子体电解氧化处置惩罚显著降低了巨噬细胞的促炎反应,,,,,,,,上调了 M2 型巨噬细胞外貌标记物 CD163 的表达,,,,,,,,并维持了抗炎因子(趋化因子 CC 配体 18)和修复因子(转化生长因子-β1)的表达;;;;;;;;效果批注,,,,,,,,等离子体电解氧化可自动调控宿主免疫反应,,,,,,,,将其由促炎向促修复偏向转变。。。。。。。Ma 等[49] 开发的智能微波响应型多功效复合支架 ,,,,,,,, 通过负载化疗药阿霉素和免疫抑制剂的ZIF-8(zeoliticimidazolateframework8)纳米质料,,,,,,,,能高效扫除原位骨血瘤并激活强盛的抗肿瘤免疫 以抑制复发;;;;;;;;同时,,,,,,,,借助 ZIF-8 降诠释放的锌离子的成骨活性和 3D 打印钛支架的结构支持,,,,,,,,实现了抗肿瘤与成骨再生的双重功效。。。。。。。

机械学习与人工智能的融合将成为推动支架设计刷新的主要动力。。。。。。。古板试错法研发周期长,,,,,,,,而天生对抗网络可通太过析海量生物力学数据展望最优结构参数,,,,,,,,显著缩短研发周期[50]。。。。。。。Li 等[51] 使用天生对抗网络深度学习手艺重修 3D 多孔质料,,,,,,,,从2D 横截面微观结构重修多孔陶瓷质料的 3D 微观结构;;;;;;;;通过天生对抗网络重修的微观结构与通过离子束聚焦重修实现的真实微观结构举行了较量剖析,,,,,,,,从比外貌积、孔隙率和迂曲因素方面评估天生对抗网络天生的微观结构。。。。。。。
7、结语
3DP-PTS 通过结构-功效一体化设计,,,,,,,,为骨缺损修复提供了从基础研究光临床应用的完整解决计划。。。。。。。其焦点优势包括精准调控孔隙参数以模拟松质骨力学性能,,,,,,,,镌汰应力屏障效应,,,,,,,,同时通过外貌功效化修饰和生物活性分子负载协同提升骨整合效率与抗熏染能力。。。。。。。然而,,,,,,,,其普遍应用仍受限于恒久生物清静性、制造精度及本钱效益等的挑战。。。。。。。因此,,,,,,,,未来需通过多中心恒久研究验证其清静性,,,,,,,,并推动制造标准化与个体化需求的平衡,,,,,,,,以确立其在骨科重修中的焦点职位。。。。。。。新兴手艺如智能涂层、免疫调控及人工智能的深度融合,,,,,,,,有望突破现有手艺瓶颈,,,,,,,,推动 3DP-PTS 从实验室立异向临床通例应用的周全转化。。。。。。。未来临床转化需平衡制造标准化与个体化需求,,,,,,,,推动多学科交织立异。。。。。。。质料科学、免疫学与盘算机科学的协同攻关,,,,,,,,可加速智能涂层、免疫调控支架及人工智能优化设计的临床应用。。。。。。。同时,,,,,,,,建设全球多中心相助网络,,,,,,,,系统评估大规模生产的质量控制标准与本钱效益比,,,,,,,,将是实现3DP-PTS 从实验室突破向临床通例应用转化的要害。。。。。。。唯有通过手艺立异与临床验证的双轮驱动,,,,,,,,方能确立其在骨科修复中的焦点职位,,,,,,,,为重大骨缺损患者提供更高效、清静的再生医学解决计划。。。。。。。
参考文献
1王书杰. 3D 打印纳米羟基磷灰石支架团结叶黄素在骨缺损修复中的应用研究. 南京: 南京农业大学, 2022.
2张葆鑫. 3D 打印多孔锌支架团结生物活性血清外泌体在兔桡骨骨缺损修复中的研究. 苏州: 苏州大学, 2024.
3 刘嗣聪, 刘宏治, 殷亚然. 生物可降解聚酯/生物陶瓷 3D 打印骨组织工程支架研究希望. 复合质料学报, 2024, 41(4): 1672-1693.
4刘天, 王臻, 储彬, 等. 人工软骨支架质料、结构设计与制备手艺研究希望. 功效质料, 2023, 54(3): 3001-3011.
5汪雪颖, 许建霞, 李岩. 3D 打印多孔钽外貌改性及功效化研究希望. 外貌手艺, 2023, 52(7): 1-10, 54.
6王树棋, 王亚明, 邹永纯, 等. 微弧氧化涂层微纳米孔调控及功效化应用研究希望. 外貌手艺, 2021, 50(6): 1-22.
7Zhang Y, Sun N, Zhu M, et al. The contribution of pore size and porosity of 3D printed porous titanium scaffolds to osteogenesis.Biomater Adv, 2022, 133: 112651.
8Mukasheva F, Adilova L, Dyussenbinov A, et al. Optimizing scaffold pore size for tissue engineering: insights across various tissue types. Front Bioeng Biotechnol, 2024, 12: 1444986.
9邓富元. 3D 打印差别几何形状孔隙的钛合金支架对骨长入影响研究. 泸州: 西南医科大学, 2021.
10王永成. 3D 打印多孔钛内植物的制备及其骨长入性能评估. 呼和浩特: 内蒙古自治区人民医院, 2019.
11鲁斌. 3D 打印多孔钛合金支架孔隙结构对骨长入效果影响的动物实验研究. 衡阳: 南华大学, 2020.
12邓威, 郑欣, 谌业帅, 等. 3D 打印多孔钛质料修复兔股骨髁骨缺损的实验研究. 实验动物与较量医学, 2017, 37(4): 266-272.
13Luo K, Wang L, Chen X, et al. Biomimetic polyurethane 3D scaffolds based on polytetrahydrofuran glycol and polyethylene glycol for soft tissue engineering. Polymers (Basel), 2020, 12(11):2631.
14武琦, 李小康, 汤臻, 等. 3D 打印干骺端骨修复支架的生物力学优化设计. 医用生物力学, 2025, 40(2): 477-484.
15何远怀. 羟基磷灰石/Ti-13Nb-13Zr 生物质料的制备和性能研究.昆明: 昆明理工大学, 2018.
16Arifin A, Sulong AB, Muhamad N, et al. Material processing of hydroxyapatite and titanium alloy (HA/Ti) composite as implant materials using powder metallurgy: a review. Mater Design, 2014,55: 165-175.
17甄承栋. TPMS 多孔梯度支架的设计及其性能研究. 济南: 齐鲁工业大学, 2025.
18Brett E, Flacco J, Blackshear C, et al. Biomimetics of bone implants:the regenerative road. Biores Open Access, 2017, 6(1): 1-6.
19Magré J, Willemsen K, Kolken HMA, et al. Deformable titanium for acetabular revision surgery: a proof of concept. 3D Print Med,2023, 9(1): 16.
20Jarolimova P, Voltrova B, Blahnova V, et al. Mesenchymal stem cell interaction with Ti6Al4V alloy pre-exposed to simulated body fluid. RSC Adv, 2020, 10(12): 6858-6872.
21Lee UL, Yun S, Lee H, et al. Osseointegration of 3D-printed titanium implants with surface and structure modifications. Dent Mater, 2022, 38(10): 1648-1660.
22Zhang J, Jiang Y, Shang Z, et al. Biodegradable metals for bone defect repair: a systematic review and meta-analysis based on animal studies. Bioact Mater, 2021, 6(11): 4027-4052.
23Ni R, Jing Z, Xiong C, et al. Effect of micro-arc oxidation surface modification of 3D-printed porous titanium alloys on biological properties. Ann Transl Med, 2022, 10(12): 710.
24Ma XY, Ma TC, Feng YF, et al. Promotion of osteointegration under diabetic conditions by a silk fibroin coating on 3D-printed porous titanium implants via a ROS-mediated NF-κB pathway.Biomed Mater, 2021, 16(3): 035008.
26Wang W, Xiong Y, Zhao R, et al. A novel hierarchical biofunctionalized 3D-printed porous Ti6Al4V scaffoldwith enhanced osteoporotic osseointegration through
osteoimmunomodulation. J Nanobiotechnology, 2022, 20(1): 68.
26 Yang S, Jiang W, Ma X, et al. Nanoscale morphologies on the surface of 3D-printed titanium implants for improved osseointegration: a systematic review of the literature. Int J Nanomedicine, 2023, 18: 4171-4191.
27Jang HJ, Kang MS, Jang J, et al. Harnessing 3D printed highly porous Ti-6Al-4V scaffolds coated with graphene oxide to promote osteogenesis. Biomater Sci, 2024, 12(21): 5491-5503.
28Cheng XQ, Xu W, Shao LH, et al. Enhanced osseointegration and antimicrobial properties of 3D-printed porous titanium alloys with copper-strontium doped calcium silicate coatings. J Biomater Appl,2025, 39(6): 607-619.
29Wu HY, Lin YH, Lee AK, et al. Combined effects of polydopamineassisted copper immobilization on 3D-printed porous Ti6Al4V scaffold for angiogenic and osteogenic bone regeneration. Cells,2022, 11(18): 2824.
30Li Y, Li L, Ma Y, et al. 3D-printed titanium cage with PVAvancomycin coating prevents surgical site infections (SSIs).Macromol Biosci, 2020, 20(3): e1900394.
31Lee S, Park H, Yun HS, et al. Alginate beads encapsulating hydroxyapatite microparticle and BMP-2 for long bone defect regeneration: a pilot study. In Vivo, 2025, 39(2): 732-741.
32Jiang H, Zhang M, Qu Y, et al. Therapeutic potential of nanosustained-release factors for bone scaffolds. J Funct Biomater, 2025,16(4): 136.
33Jing Z, Yuan W, Wang J, et al. Erratum: simvastatin/hydrogelloaded 3D-printed titanium alloy scaffolds suppress osteosarcoma via TF/NOX2-associated ferroptosis while repairing bone defects.Bioact Mater, 2024, 34: 463-465.
34Li S, Cui Y, Liu H, et al. Dual-functional 3D-printed porous bioactive scaffold enhanced bone repair by promoting osteogenesis and angiogenesis. Mater Today Bio, 2024, 24: 100943.
35吴子健, 胡昭端, 谢有琼, 等. 3D 打印手艺与骨组织工程研究文献计量及研究热门可视化剖析. 中国组织工程研究, 2021, 25(4):564-569.
36付君, 倪明, 陈继营, 等. 个性化 3D 打印多孔钛合金增强块重修重度髋臼骨缺损的早期临床疗效研究. 中华骨与枢纽外科杂志,2018, 11(6): 401-407.
37付君. 个性化 3D 打印多孔钛合金增强块重修重度髋臼骨缺损的应用基础及早期临床疗效研究. 北京: 中国人民解放军医学院, 2018.
38Chen Z, Xing Y, Li X, et al. 3D-printed titanium porous prosthesis combined with the Masquelet technique for the management of large femoral bone defect caused by osteomyelitis. BMC Musculoskelet Disord, 2024, 25(1): 474.
39Pu Y, Lin X, Zhi Q, et al. Microporous implants modified by bifunctional hydrogel with antibacterial and osteogenic properties promote bone integration in infected bone defects. J Funct Biomater, 2023, 14(4): 226.
40Hunt JP, Begley MR, Block JE. Truss implant technology? for interbody fusion in spinal degenerative disorders: profile of advanced structural design, mechanobiologic and performance characteristics. Expert Rev Med Devices, 2021, 18(8): 707-715.
41Geng X, Li Y, Li F, et al. A new 3D printing porous trabecular titanium metal acetabular cup for primary total hip arthroplasty:a minimum 2-year follow-up of 92 consecutive patients. J Orthop Surg Res, 2020, 15(1): 383.
42张彦超, 李建军, 侯文韬, 等. 3D 打印多孔钛钢板一体化植入体修复髋臼后壁破损性骨折合并骨缺损的起源研究. 中国骨伤,2019, 32(5): 469-474.
43Berlinberg EJ, Kavian JA, Roof MA, et al. Minimum 2-year outcomes of a novel 3D-printed fully porous titanium acetabular shell in revision total hip arthroplasty. Arthroplast Today, 2022, 18:39-44.
44Wei X, Fan B, Chen X, et al. DAPT inhibits titanium particleinduced osteolysis by suppressing the RANKL/Notch2 signaling pathway. J Biomed Mater Res A, 2020, 108(11): 2150-2161.
45He J, Xie M, Luo S, et al. Advanced dynamic slurry circulation system for precision 3D bioprinting of osteogenic ceramics:enhanced stability, mechanical performance optimization, and in vitro bioactivity validation. ACS Omega, 2025, 10(30): 32895-32906.
46Wang X, Xin H, Ning X, et al. Strontium-loaded titanium implant with rough surface modulates osseointegration by changing sfrp4 in canonical and noncanonical Wnt signaling pathways. Biomed Mater, 2022, 17(3): 35012.
47Li D, Tang G, Yao H, et al. Formulation of pH-responsive PEGylated nanoparticles with high drug loading capacity and programmable drug release for enhanced antibacterial activity.Bioact Mater, 2022, 16: 47-56.
48Razzi F, Fratila-Apachitei LE, Fahy N, et al. Immunomodulation of surface biofunctionalized 3D printed porous titanium implants.Biomed Mater, 2020, 15(3): 035017.
49Ma L, Zhou J, Wu Q, et al. Multifunctional 3D-printed scaffolds eradiate orthotopic osteosarcoma and promote osteogenesis via microwave thermo-chemotherapy combined with immunotherapy.Biomaterials, 2023, 301: 122236.
50Li Y, Qiao Y, Ma Y, et al. AI in fungal drug development:opportunities, challenges, and future outlook. Front Cell Infect Microbiol, 2025, 15: 1610743.
51Li X, Zhou S, Liu X, et al. 3D microstructure reconstruction and characterization of porous materials using a cross-sectional SEM image and deep learning. Heliyon, 2024, 10(20): e39185.
收稿日期:2025-03-22 修回日期:2025-10-13
(注,,,,,,,,原文问题:3D打印多孔钛支架修复骨缺损的临床转化与挑战)


yongyiti.com
PP电子炽热金矿钛手机网