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近年來，聚醚醚酮（PEEK）作為骨缺損修復的生物材料受到了廣泛的關注。與傳統生物醫用金屬材料相比，PEEK具有以下優點:（1）彈性模量與骨骼相當；（2）生物相容性強；（3）摩擦係數低，加工方法靈活，耐化學腐蝕能力強等。但PEEK具有表面惰性，導致PEEK種植體與宿主骨組織之間的整合較差，嚴重阻礙了其臨床應用的廣泛性。利用生物活性塗層修飾PEEK表面是一種很有前途的方法，可以增強PEEK的生物活性。金屬有機框架（MOF）是具有聚合物的配位化合物，顯示出由金屬和有機配體形成的三維多孔結構。金屬有機框架具有規則的孔結構、超高孔隙率、大比表面積、多功能基團和低毒性等特徵。此外，MOF在水溶液中也可降解的，能有效釋放金屬離子。Zn−Mg-MOF74是一種雙MOF材料，由Mg2+、Zn2+和2，5-二羥基對苯二甲酸(DHTA)組成。作為多孔材料，Zn−Mg-MOF74具有良好的生物相容性和相對較大的比表面積，其三維多孔結構有助於細胞粘附、遷移、生長以及營養物質和代謝物的運輸。同時，Zn-Mg-MOF74的大比表面積和超高的孔隙率，有利於其負載地塞米松（DEX）成骨藥物，可增加儲存容量，延長緩釋時間，促進成骨。Zn-Mg-MOF74塗層在降解過程釋放的Mg2+和Zn2+不僅具有抗菌性能，還有利於增加成骨活性。近期，廣東工業大學材料與能源學院的肖練鋼教授、劉佳教授以及閔永剛教授團隊將載DEX的Zn-Mg-MOF74負載到PEEK的支架上，並且驗證了其抗菌、促血管生成和促成骨作用。

首先，研究者對PEEK材料進行了系列處理（圖1），獲得PEEK、PEEK−PDA和聚PEEK-74材料，並對材料的表面形貌和粗糙度進行檢測。結果表明，PEEK表面呈現略微粗糙，PEEK−PDA表面有PDA薄層及一些PDA粒子和聚集體。PEEK-74的表面覆蓋着緻密的晶體塗層，塗層上有大小約為23 mm的棒狀顆粒。PEEK和PEEK−PDA的表面微觀粗糙度相對較低，而PEEK-74的表面更粗糙。從PEEK-74的截面來看，塗層和基底之間也有連續性，沒有明顯的界面，表明塗層與基底緊密結合。XRD和ATR-FTIR光譜分析結果顯示，各組材料的組成成分和預期一致（圖2）。

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Feb 08 Tue 2022 16:02
BCML速遞 - 一種具有良好生物降解特性的3D打印複合材料在軟骨組織工程中的應用

關節軟骨是人類骨骼關節內的一種結締組織，允許關節以無摩擦的方式進行運動。隨着老齡化社會的發展，越來越多的人受到軟骨損傷的困擾，每年都會導致大量的經濟以及勞動力損失。由於軟骨部位神經以及血管的缺失，常規的組織工程手段療效不佳。針對該問題，來自瑞士洛桑大學的Marcy Zenobi-Wong教授團隊，利用一種Lactoprene 7415的新型丙交酯共聚物結合透明質酸水凝膠負載人類骨骺軟骨祖細胞（ECP），通過3D打印技術製備出具有良好生物降解特性的3D打印強化支架，以期應用於關節軟骨修復中。

研究者使用10%的Lactoprene 7415作為墨水，通過3D打印技術打印出矩形平行六面體，再切割出6 mm的圓柱體支架（圖1A）。之後將其與1.5% 酶聯交聯的透明質酸穀氨酰胺酶(HA-TG)水凝膠結合。發現相比於單純的HA-TG水凝膠，支架複合水凝膠的力學性能有了明顯的提高（圖1B）。降解實驗顯示，這種支架複合水凝膠在112天時基本降解完畢，相比於普通的PCL，PLA材料，其降解速度更快（圖 2A，B）。

研究者們進一步就負載了ECP的水凝膠支架複合材料的力學變化進行了檢測，結果顯示在前35 天，相比單純的HA-TG水凝膠組，支架複合水凝膠的楊氏模量明顯較高，說明在35天時，支架均能發揮較好的支撐作用。而在35天之後，由於支架的降解，支架複合水凝膠的力學性能逐漸下降，最終和單純水凝膠組接近。而後隨着水凝膠中ECP的成熟，楊氏模量發生二次上升，表明在支架複合水凝膠植入的早期，支架可以起到很好的力學支撐作用，而在ECP成熟到可以負載相應力學負擔時，由於良好的降解特性，支架會出現適時的降解（圖2C，D）。

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