迄今为止,临床上治疗大段骨缺损在骨科领域仍是一项重大挑战。尽管自体骨移植被认为是修复骨缺损的“金标准”,但往往会导致患者出现二次损伤,且在供体部位骨量不足时,其应用受到限制。人工骨组织支架,如羟基磷灰石,钛合金支架,已成为自体骨移植的临床替代品。众所周知,人工骨支架的应力传导特性将直接影响其成骨效果,尤其是植入承重区域的支架。支架的结构设计在决定应力传导行为方面起着关键作用。因此,研究者开发了众多结构复杂设计的多孔支架以提高人工骨成骨性能。然而,控制支架应力传导的具体结构特征仍不完全清楚。
为此,本文开发了一种负压引导的反溶剂相分离方法,制备了具有连续定向结构的各向异性多孔支架。通过改变支架定向方向与加载方向之间的角度,实现了支架内部不同的应力分布模式。利用该策略,对具有不同应力传导模式的支架的成骨能力和成骨机制进行了比较研究。研究结果表明,当支架孔壁的取向方向与应力加载方向一致时,支架表现出最均匀的应力分布以及最大的总应变;同时,支架表现出最快的松弛、最强的滞弹恢复和最小的蠕变量。这些特性有望显著提高细胞在支架上的黏附与受力,促进其往成骨分化,也具有最强的承载能力。由此,本研究为人工骨的结构设计提供了科学依据,并丰富了机械诱导成骨的理论框架。

Yan-Lin Wu, Liu-Yan Huang, Lin Liu, Zheng-Min Zhang, Si-Yu Long, Ling Ye,*, Wei Yang*, Peng Yu*, Biomimetically Anisotropic Hierarchical Scaffold Mediating Stress Transmission along the Direction of Force Loading for Rapid Bone Regeneration, Biomaterials, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961225007434