骨缺損，無論是先天性的還是意外造成的，都需要適合其根源的治療方法。治療方案包括由北京航空航天大學(xué)、仁濟(jì)醫(yī)院、上海交通大學(xué)、清華大學(xué)和北京的研究人員開發(fā)的3D打印鋅支架，顯示出治療大骨缺損的希望。該項(xiàng)目得到了中國光明激光技術(shù)公司（BLT）的支持，該公司提供必要的3D打印機(jī)和系統(tǒng)。

這些3D打印的多孔鋅結(jié)構(gòu)代表了一種通過骨再生修復(fù)骨缺損的新方法。然而，鋅的快速降解導(dǎo)致潛在的毒性，迄今為止一直是一個(gè)主要障礙。為了克服這個(gè)問題，人們努力優(yōu)化支架的合金成分、表面結(jié)構(gòu)和孔隙幾何形狀。

三天和三個(gè)月后3D打印鋅支架在大鼠股骨中的降解行為（照片來源：Li,S.,Yang,H.,Qu,X.等人。3D打印可生物降解鋅基多孔支架的多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用于免疫調(diào)節(jié)成骨。Nat Commun 15,3131,2024。）

在過去三年中，研究人員開發(fā)了用于3D打印這些結(jié)構(gòu)的新型可生物降解鋅合金(Zn-Li)。鋅鋰合金在強(qiáng)度、塑性和耐腐蝕性之間表現(xiàn)出優(yōu)異的平衡。這些框架是使用BLT的DMLS系統(tǒng)生產(chǎn)的，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)精確的設(shè)計(jì)和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

3D打印后，采用超聲波處理、酸蝕和電拋光等多種表面處理來優(yōu)化表面粗糙度并促進(jìn)細(xì)胞相互作用。這些過程使得實(shí)現(xiàn)表面的精確微圖案成為可能，從而改善細(xì)胞粘附和增殖，這是有效骨再生的基本要素。

3D打印可生物降解鋅基多孔支架的設(shè)計(jì)（圖片來源：Li,S.,Yang,H.,Qu,X.等人。用于免疫調(diào)節(jié)成骨的3D打印可生物降解鋅基多孔支架的多尺度架構(gòu)設(shè)計(jì)。Nat Commun 15,3131,2024)

此外，特定的表面結(jié)構(gòu)促進(jìn)與巨噬細(xì)胞的相互作用，巨噬細(xì)胞是對潛在有害物質(zhì)的免疫反應(yīng)所必需的白細(xì)胞。這種相互作用可以改善免疫反應(yīng)，從而支持骨再生。此外，3D打印的鋅支架在體內(nèi)以受控方式降解。這種能力對于創(chuàng)造植入物再生和整合的最佳環(huán)境至關(guān)重要。

3D打印支架通過促進(jìn)更有效的骨再生，代表了傳統(tǒng)植入物的進(jìn)步。這些支架的結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性刺激新骨的形成。鋅鋰支架的3D打印可以精確控制植入物的結(jié)構(gòu)和孔隙率，這是成功骨再生的基本要素。欲了解更多信息，請點(diǎn)擊此處。

超聲處理、酸蝕和電化學(xué)拋光后Zn-0.8Li支架的表面形貌和性能（圖片來源：Li,S.,Yang,H.,Qu,X.et al.3D打印可生物降解鋅基材料的多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）用于免疫調(diào)節(jié)成骨的多孔支架。Nat Commun 15,3131,2024。）

編譯整理：3dnatives