用于顱骨修復(fù)的3D打印仿生平骨生物陶瓷支架

顱骨在人體中具有非常重要的功能，例如保護(hù)大腦和使腦神經(jīng)能夠通過，這對生理功能至關(guān)重要。嚴(yán)重的顱骨缺損會破壞患者的生理和心理健康。

對于傾向于使用自體骨移植的重建外科醫(yī)生來說，通過顱骨成形術(shù)修復(fù)臨界尺寸的顱骨缺損是具有挑戰(zhàn)性的。自體骨的獲取需要額外的手術(shù)，并伴有游離皮瓣丟失、感染、深靜脈血栓形成和神經(jīng)損傷等風(fēng)險。這些限制需要發(fā)展替代自體骨移植修復(fù)顱骨缺損。

模擬天然骨的組成和微觀結(jié)構(gòu)的生物材料被廣泛認(rèn)為是骨缺損再生的理想材料。顱骨主要由磷酸鈣組成，是典型的扁平骨，一般又細(xì)又寬，表面扁平或彎曲。

扁平骨有兩個由皮質(zhì)骨構(gòu)成的外部致密表。兩張桌子之間的區(qū)域被稱為雙盤骨，由松質(zhì)骨組成。皮質(zhì)骨具有低孔隙率(5% - 10%)，具有相互連接的管狀孔隙，稱為哈弗森管和Volkmann管。

松質(zhì)骨由不規(guī)則的海綿狀小梁組成，具有較高的比表面積，小梁表面的平均表面曲率接近于零。松質(zhì)骨的結(jié)構(gòu)特征與陀螺型三周期最小表面(TMPS)孔隙結(jié)構(gòu)相似。

華南理工大學(xué)的科學(xué)家們受到顱骨的組成和結(jié)構(gòu)特征的啟發(fā)，通過高精度的還原光聚合3D打印技術(shù)，開發(fā)了兩種模擬平骨的β-磷酸三鈣生物陶瓷支架(Gyr-Comp和Gyr-Tub)。兩種支架都有兩個外層和一個具有模擬偶極體結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)孔的內(nèi)層。

Gyr-Comp支架的外層模擬了外表的低孔隙率，而Gyr-Tub支架的外層模擬了扁平骨表的管狀孔隙結(jié)構(gòu)。Gyr-Comp和Gyr-Tub支架具有更高的抗壓強度，與具有交叉艙口結(jié)構(gòu)的常規(guī)支架相比，其體外細(xì)胞增殖、成骨分化和血管生成活性顯著提高。

在兔顱骨缺損植入12周后，Gyr-Tub加速了骨組織和血管的生成，修復(fù)效果**。Gyr-Tub支架在治療顱骨缺損方面具有廣闊的臨床應(yīng)用前景。這項工作為制備符合有效骨再生結(jié)構(gòu)和功能需求的仿生生物材料提供了一種先進(jìn)的策略。

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