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用于骨再生的增材制造多孔钽支架的精确孔结构优化:概念验证研究

用于骨再生的增材制造多孔钽支架的精确孔结构优化:概念验证研究

供稿人:吕乃昕、高琳 供稿单位:西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室  发布日期:2025-03-25

目前,关节成形术中骨缺损的治疗在临床实践中是一个挑战。市售的骨科支架对大骨缺损,特别是大块和不规则缺损的治疗效果有限。针对该现状,增材制造的多孔钽因其出色的生物相容性、骨诱导性和机械性能而广泛应用于骨科领域,已成为此类支架最有前景的材料之一。

图1 增材制造骨用多孔钽支架精密孔结构优化示意图

在2024年浙江大学医学院第一附属医院骨科团队通过激光粉末床熔融(LPBF)设计和制造了一批孔径为250μm、450μm、650μm和850μm的精密多孔钽支架。然后,进行了一系列体外实验,观察到四组多孔钽支架都表现出良好的生物相容性,其中,Ta 450表现出最佳的成骨性能。之后,该团队使用大鼠骨缺损模型来验证其成骨作用。基于显微计算机断层扫描和组织学表征,确定了Ta 450表现出最佳的骨向内生长性能。随后,使用绵羊股骨和髋关节缺损模型进一步证实了Ta 450支架的成骨作用。最后,又通过Ta450支架的临床应用(7名等待翻修全髋关节置换术的患者)来验证上述体外和体内结果,在12个月的随访中证明Ta 450确实具有令人满意的临床结果。

总之,该团队的研究结果表明,450μm是多孔钽支架的合适孔径。本研究可能为关节成形术中大量、不可修复和长期骨缺损的治疗提供一种新的治疗策略。

图2 450μm孔径多孔钽的临床性能

参考文献:

  1. Jiale Jin, Dongyu Wang, Hu Qian, et al, Precision pore structure optimization of additive manufacturing porous tantalum scaffolds for bone regeneration: A proof-of-concept study, Biomaterials, Volume 313, 2025, 122756, ISSN 0142-9612, https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2024.122756.