一、研究背景

大段骨缺損通常由腫瘤、創(chuàng)傷或感染引起，無(wú)法通過(guò)自體修復(fù)，若不經(jīng)外科干預(yù)將導(dǎo)致嚴(yán)重殘疾。傳統(tǒng)的自體或異體骨移植存在感染、排斥反應(yīng)和供體不足等問(wèn)題，且由于缺乏足夠的血管供應(yīng)，常導(dǎo)致移植骨核心區(qū)域細(xì)胞活性差、與宿主骨整合不良。

骨修復(fù)是一個(gè)復(fù)雜的多階段過(guò)程，涉及血管生成和骨生成的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，需多種生長(zhǎng)因子（如FGFs、VEGF、BMP2）順序調(diào)控。然而，現(xiàn)有研究常將不同生長(zhǎng)因子以相同方式混合負(fù)載于支架中，導(dǎo)致釋放動(dòng)力學(xué)無(wú)差異，無(wú)法協(xié)調(diào)血管生成與骨生成的不同時(shí)間需求。例如，血管化僅在缺損后約一周內(nèi)發(fā)生，而骨生成則需長(zhǎng)期持續(xù)刺激。因此，如何實(shí)現(xiàn)血管生成與骨生成信號(hào)的序貫遞送，成為骨組織工程領(lǐng)域的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

二、研究?jī)?nèi)容

1. 支架設(shè)計(jì)與制備

本研究提出一種基于低溫沉積3D打印技術(shù)的序貫藥物遞送支架，通過(guò)負(fù)載血管生成藥物DFO（去鐵胺）和骨生成生長(zhǎng)因子BMP2，實(shí)現(xiàn)血管與骨的耦合再生。具體設(shè)計(jì)如下：

• DFO負(fù)載：利用埃洛石納米管（HNTs）的負(fù)電表面通過(guò)靜電作用吸附正電的DFO，實(shí)現(xiàn)早期快速釋放（1周內(nèi)），促進(jìn)缺損區(qū)預(yù)血管化。
• BMP2負(fù)載：采用殼聚糖微球（MS）通過(guò)離子交聯(lián)法包載BMP2，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期持續(xù)釋放（3周以上），持續(xù)誘導(dǎo)骨生成。
• 支架成型：將負(fù)載DFO的HNTs和負(fù)載BMP2的微球混合于PLGA/TCP溶液中，通過(guò)低溫沉積3D打印（-25℃）制備圓柱形支架，避免藥物失活。

2. 材料表征與藥物釋放

• 形貌與尺寸：BMP2-殼聚糖微球表面光滑，直徑約18.29±3.00 μm；DFO-HNTs呈針狀，長(zhǎng)度200-1300 nm；支架絲間距約349.82±52.56 μm，絲寬627.81±69.02 μm。
• 藥物負(fù)載效率：DFO-HNTs負(fù)載效率達(dá)89.24%，BMP2-微球負(fù)載效率達(dá)81.49%。
• 釋放動(dòng)力學(xué)：DFO在1周內(nèi)快速釋放，BMP2持續(xù)釋放超過(guò)3周，符合骨修復(fù)早期血管化與長(zhǎng)期骨生成的生理需求。

3. 體外生物學(xué)評(píng)價(jià)

• 細(xì)胞相容性：大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）與人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明，PLGA/TCP+HNT+MS支架顯著促進(jìn)細(xì)胞增殖、鋪展與黏附，無(wú)納米毒性。
• 成骨分化：ALP活性、骨鈣素（OCN）表達(dá)及成骨相關(guān)基因（Runx2、Osterix、OPN、Col1a）顯著上調(diào)，表明BMSCs向成骨細(xì)胞分化增強(qiáng)。
• 血管生成：DFO釋放促進(jìn)HUVECs增殖與黏附連接形成，完全填充支架大孔，形成類毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)。

4. 體內(nèi)異位成骨實(shí)驗(yàn)

• 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?/strong>32只8周齡雄性SD大鼠皮下植入不同組支架，3周后取材進(jìn)行組織學(xué)分析。
• 血管化與骨生成：PLGA/TCP+HNT+MS支架組顯著促進(jìn)新生血管形成（CD31染色）、膠原纖維沉積（Masson染色）及鈣結(jié)節(jié)生成（茜素紅染色）。
• 炎癥反應(yīng)：CD206（M2型巨噬細(xì)胞）與iNOS（M1型巨噬細(xì)胞）染色表明，支架未引起額外炎癥反應(yīng)，生物相容性良好。