4D打印技术在骨组织工程中的研究进展

摘要

骨缺损的修复依赖于动态的成骨微环境。传统3D打印构建的静态支架因结构固定、活性因子释放不可控及血管再生较难等问题无法模拟骨缺损修复过程中微环境变化规律，如何突破这种静态支架的局限性，实现对成骨微环境的智能、动态调控，是当前骨组织工程领域的关键科学问题。4D打印技术将骨修复材料的动态响应能力与智能设计理念相结合，通过响应内、外源性刺激，调控支架微观与宏观结构，并通过功能化设计，发挥药物递送、抗菌等功能，提供更优良的成骨微环境，为骨组织工程提供了新的方法。但是，该技术目前存在动态响应材料设计困难、打印技术精度不足、多刺激响应体系与骨组织代谢节律不匹配及复合支架功能化不足等问题。未来的研究应聚焦于开发具有优异动态响应能力及生物活性的智能响应材料、创造新型打印技术和设计个性化、精准化的骨修复方案等。本文旨在从材料种类、响应机制及应用三个方面综述骨组织工程4D打印的研究现状，为未来功能性骨修复材料的开发与临床转化提供理论依据。

关键词

4D打印 / 骨缺损修复 / 动态响应能力 / 智能设计 / 支架材料 / 成骨微环境 / 功能化设计 / 个性化设计