3D打印β-磷酸三钙仿生骨支架修复兔股骨髁骨缺损

摘要

目的研究3D打印β-磷酸三钙(β-TCP)仿生骨支架的生物学与生物力学性能及其在骨缺损修复中的作用。方法应用3D打印技术针对实验兔股骨髁制备个性化β-TCP仿生骨支架25枚,采用扫描电子显微镜观察支架的结构形态并计算孔隙率,采用万能力学试验机体外测定支架的生物力学强度。选取实验兔30只,随机分为实验组(15只)和对照组(15只),行手术制作兔股骨髁骨缺损模型。对实验组兔股骨髁骨缺损植入β-TCP仿生骨支架进行修复,对对照组兔股骨髁骨缺损不植入修复材料。在术后第4、8、12周分别取两组各5只兔在麻醉下行手术,对实验组兔植入支架部位和对照组兔骨缺损部位进行取材,以光学显微镜观察取材组织有无炎性反应、骨组织长入以及材料降解情况,并采用Lane-Sandhu组织学评分方法对骨愈合情况进行评价。采用SPSS 15.0软件对数据进行处理并对两组数据进行比较。结果β-TCP仿生骨支架的形态和结构与设计目标相符,内部结构与兔股骨相似,存在小梁和空隙且相互贯通相连,较大孔孔径为(223.02±18.20)μm,微孔孔径为(15.06±0.09)μm,孔隙率为(65.10±1.38)%,抗压强度为(3.83±0.65)MPa。实验组兔股骨髁骨缺损在术后2周完全愈合。术后第4、8、12周实验组和对照组兔股骨髁缺损部位的Lane-Sandhu组织学评分分别为(1.3±0.5)和(5.2±0.3)分,(1.8±0.4)和(5.6±0.8)分,(2.1±0.6)和(8.1±1.2)分,差异均有统计学意义(P=0.027,0.007,0.002)。结论 3D打印β-TCP仿生骨支架是一种较为理想的骨缺损修复材料。

关键词

磷酸钙类 / 组织支架 / 打印,三维 / 骨和骨组织 / 创伤和损伤 / 骨再生 / 模型,动物 / 兔