導讀：與傳統(tǒng)方法相比，3D打印植入物給藥方式能夠提供更佳的控制性、靶向釋放和患者個性化定制。雖然該領域尚未成為主流，但它是一個新興的研究領域，在癌癥治療、骨科和感染管理等領域擁有廣闊的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
 

        2025年7月12日，浙江大學與臺州學院的研究團隊，成功開發(fā)出一種結合結構支撐與靶向抗生素輸送功能的3D打印骨固定植入物，為骨科植入物的功能性與生物相容性提升帶來新進展。用于骨修復的骨科植入物通常因生物相容性差或治療功能不足而受到限制。這項研究通過引入一種不僅能支撐骨骼愈合，還能控制植入部位感染的植入物，解決了這兩個問題。研究使用了市售的Anycubic Photon和Mono X 3D打印機，凸顯了醫(yī)療環(huán)境中便捷、可定制制造的潛力。
 

將結構與藥物輸送相結合
        為了制造植入物，研究團隊首先開發(fā)了一種定制樹脂配方。他們將乙氧基化雙酚A二甲基丙烯酸酯(BPA2EODMA)與三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)以7:3的比例混合，這是兼具強度和打印性能的最佳混合比例。該配方中還添加了1%的TPO光引發(fā)劑，以實現紫外線固化。研究人員使用SolidWorks軟件設計了植入物，并以50微米的分辨率逐層打印。打印完成后，對部件進行后固化，以確保植入物完全硬化。電子顯微鏡圖像顯示，植入物外層致密堅固，具有良好的機械強度，而內部則保持多孔結構，非常適合儲存和緩慢釋放抗生素。
        測試表明，這些植入物能夠承受非承重骨修復所需范圍內的力，例如面部或顱骨。此外，還對植入物進行了三種不同抗生素濃度（1%、5%和10%）的測試，并使用聚乙二醇(PEG)幫助藥物在樹脂中分散。較低濃度的藥物分散更均勻，而較高濃度的藥物會形成一些晶體，但不會影響植入物性能。
 

藥物釋放和抗菌作用

在實驗室測試中，體外藥物釋放實驗顯示，植入物表現出典型的兩階段釋放模式：前24小時快速釋放，隨后緩慢持續(xù)擴散。最高濃度下，三天內釋放約80%抗生素。研究人員還發(fā)現，固化時間對釋放速率有顯著影響，固化越充分，藥物釋放越緩慢。

這些植入物針對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌等常見病原體進行了測試。所有植入物均表現出明顯的抗菌效果，在八小時內抑制了約50%的微生物生長。為了測試植入物在生物環(huán)境下的表現，研究小組將L929成纖維細胞暴露于細菌感染環(huán)境中。載有藥物的植入物幫助細胞存活，存活率與直接使用抗生素相似。
 

     即使在全濃度提取物濃度下，植入物在細胞毒性試驗中仍保持了70%以上的細胞活力，符合ISO 10993-5標準。盡管樹脂中的一種成分TPO在高劑量下可能有毒，但低濃度使用和完全固化工藝似乎可以降低任何重大風險。
      團隊指出，這項研究目前仍處于早期階段，尚需進一步動物實驗及長期體內評價，以驗證這種3D打印植入物在實際臨床環(huán)境下的表現。未來工作將聚焦多藥物聯(lián)合釋放、促進骨愈合及抗生素耐藥性防控等方向。總的來說，這項研究展示了3D打印技術在定制化、功能化骨科植入物領域的廣闊應用前景，推動精準醫(yī)療和智能制造深度融合。

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