山东大学董哲勤/魏福兰开发3D打印多层支架，一贴即稳，用力学稳定号令免疫与成骨协同

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Adv Sci：山东大学董哲勤/魏福兰开发3D打印多层支架，一贴即稳，用力学稳定号令免疫与成骨协同5 B& O) @/ d4 I- |: a
来源：iNature 2026-08-23 14:374 e$ O" O, W, e) t
本研究报道一种以界面固定为核心的支架设计，该支架采用3D打印制备整合生物黏附功能的多层结构，由软组织阻隔屏障层、湿态黏附界面及多孔成骨骨架三部分构成。8 Y3 Q! x1 R- [" X. S
成骨微环境内早期力学稳定是调控骨再生转归的关键因素；在活动度大、固位条件差、解剖结构复杂的骨缺损部位，植入材料难以实现稳定固定，如何在材料介导的骨修复过程中维持力学稳定仍是临床难题。但现有多数修复体系均缺乏完善的应对方案。  H4 R: N: G, Y. K( i& y
2026年8月11日，山东大学董哲勤、魏福兰共同通讯在Advanced Science在线发表题为“Bioadhesive-Integrated 3D-Printed Multilayer Scaffolds Secure a Mechanically-Stable Osteoimmune Niche for Enhanced Bone Augmentation”的研究论文。本研究报道一种以界面固定为核心的支架设计，该支架采用3D打印制备整合生物黏附功能的多层结构，由软组织阻隔屏障层、湿态黏附界面及多孔成骨骨架三部分构成。5 e" u+ U6 g9 u, |( N( H, f
该支架在富血生理环境下可与骨组织快速牢固黏附，实现成骨微环境即刻力学稳定。在兔下颌骨、胫骨骨增量动物模型中，该支架修复效果显著优于无黏附功能支架及经典引导骨再生对照材料。机制层面，黏附作用带来的稳定状态降低了支架微动，并诱导促再生型机械免疫表型：M2型巨噬细胞极化水平升高，血管内皮生长因子（VEGF）/骨形态发生蛋白2（BMP2）介导的血管-成骨偶联效应增强。本研究阐明了界面固定介导的成骨微环境力学稳定机制，为活动、复杂缺损条件下提升骨增量效果提供全新设计思路，揭示了保障力学稳定的骨修复过程中潜在机械免疫调控信号，并证实该支架具备骨修复应用潜力。
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骨缺损修复，尤其是活动度大、固位条件差或解剖结构复杂的骨缺损修复，仍是临床上一大棘手难题。骨再生的核心是愈合早期形成力学稳定、适宜细胞存活的成骨微环境。力学稳定不只是结构基础，还能主动调控血凝块留存、免疫细胞募集与表型分化、血管生成及成骨谱系分化。关键在于，成骨区域的力学稳定状态决定局部力学刺激类型，进而塑造截然不同的早期机械免疫微环境，调控后续免疫-血管生成-成骨级联进程。上述研究表明，成骨区域内的力学稳定是骨再生成功的必要条件。但在该类骨缺损中，如何实现植入支架的稳定固定、有序调控修复级联反应，依旧是巨大挑战。
/ y% O" E4 o9 I0 a4 Q颌骨缺损修复集中体现了上述难点：缺损解剖复杂、固位条件差，同时咀嚼与面部运动持续产生动态载荷，难以维持植入支架早期界面固定稳定性，进而破坏成骨微环境的力学稳态。临床中，引导骨再生（GBR）是应对该类问题的主流方案，依靠骨移植材料、屏障膜与固定装置实现空间维持、移植物固定。该技术应用广泛，但仍存在明显局限：颗粒状骨移植物塑形性差，屏障膜与移植物易移位，且需金属固定装置，增加手术复杂度、患者创伤与二次损伤风险。综上，现有修复体系存在明显短板，临床亟需一种无需外部固定器械、自身即可实现早期界面力学稳定的骨修复材料。
; W6 b5 I* {  U5 R% l" |3D打印可精准构筑个体化骨组织工程（BTE）支架，精确调控内部结构与分区功能，塑形效果优异且可实现多功能一体化整合。但绝大多数3D打印支架仅侧重整体结构与生化信号设计，对于启动早期生物学反应的核心区域——支架-组织界面动态力学状态，相关针对性设计较为匮乏。尽管界面稳定对骨再生至关重要，现有支架大多不具备原生界面固位能力。( ?  ~  d# l. b! Q" `
生物黏附材料为解决该难题提供了材料学新思路。经黏附功能修饰的GBR屏障膜可提升膜片位置稳定性，优化骨再生效果。上述研究提示，将黏附凝胶整合至BTE支架，依靠黏附固位保障成骨微环境力学稳定具备良好应用前景。但如何将黏附功能稳定整合进支架结构尚无成熟方案，因此亟需合理设计同时兼具成骨活性与强黏附固位能力的一体化支架。. D+ C* w  K5 @( H
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图形摘要（摘自Advanced Science ）
; _& K! W" V, Q0 Z本研究提出假说：将原生界面固位功能整合至支架本体结构，可抑制早期支架微动、构建力学稳定的成骨微环境，并重塑机械免疫信号通路，协同调控血管-成骨偶联与骨再生。基于该思路，本文提出全新BTE支架设计理念：在支架本体中集成黏附固位功能，植入骨缺损后即刻实现组织固定，保障骨再生微环境早期力学稳定、促进成骨。本研究采用兔下颌骨、胫骨骨增量模型证实，ML-AD无需外部固定器械即可实现即刻固位，修复效果显著优于无黏附支架及实验所用GBR对照材料。机制层面，黏附介导的稳定环境改善骨增量效果，与支架微动减少、良性机械免疫表型密切相关：M2型巨噬细胞极化增强，血管内皮生长因子（VEGF）/骨形态发生蛋白2（BMP2）介导的血管-成骨偶联效应提升。本研究将力学稳定提升为支架设计核心准则，为活动、复杂骨缺损的骨增量修复建立全新研究框架，并证实该支架在骨缺损修复领域的应用潜力。
  n+ F4 b  `4 u/ ~参考消息：https://doi.org/10.1002/advs.77028
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