3D打印鼻植入物获突破

近日，西安交通大学第二附属医院骨科中心关节与足踝外科教授杨佩、副研究员马瑞团队与西安交通大学机械工程学院教授贺健康团队合作，在骨科植入材料免疫调控与骨再生领域取得重要进展。

示意图。西安交通大学供图

团队创新性地开发了一种具有双重功能的三维打印聚醚醚酮（PEEK）支架，通过聚多巴胺（PDA）辅助的纳米硅酸钙（n?CS）/白细胞介素?4（IL?4）涂层协同调控免疫微环境并促进骨整合。相关成果发表在《化学工程杂志》上。

PEEK材料因其弹性模量与人体骨骼相近、生物相容性良好等优势，被视为理想的骨科植入材料。然而，其固有的生物惰性和易引发促炎反应的特点，导致植入后骨整合效率低、长期稳定性差，严重限制了临床广泛应用。

面对这一挑战，研究团队自2019年起开展了系统性攻关，致力于将生物惰性的PEEK转化为具有免疫调控功能的活性植入平台。针对PEEK材料生物惰性导致的骨整合不佳难题，团队创新性地将3D打印技术与表面生物功能化相结合。制备的支架不仅力学性能与人体骨骼匹配，其表面的纳米硅酸钙/白细胞介素?4涂层更能持续释放活性离子与细胞因子。

体外实验表明，该支架能显著促进成骨细胞分化与矿化，并诱导巨噬细胞向修复性M2表型极化。动物实验进一步验证了其卓越的成骨能力。在大鼠和兔模型中，改性支架显著减少了纤维包裹，增强了新骨长入和骨-植入物结合强度，实现了高效的骨缺损修复。

“本研究的创新之处在于，我们不仅通过3D打印和表面修饰技术赋予了PEEK支架优异的成骨活性，而且从免疫工程学角度揭示协同增强骨再生的新机制。”马瑞强调。该双功能支架为克服PEEK材料的生物惰性提供了全新策略，也为开发下一代免疫调控型骨科植入物奠定了理论基础。