生物3D打印支架：骨肿瘤术后康复新路径

时间：2026-02-04来源：点击次数：19次

骨肿瘤切除术后，肿瘤复发与骨缺损修复是困扰患者和医生的两大难题。传统治疗中，植入物仅能修复骨组织，却无法应对肿瘤微环境引发的免疫抑制。如今，上海交通大学医学院团队借助先进 3D 生物打印技术，研发出兼具免疫调节与骨再生功能的智能支架，为骨肿瘤术后治疗带来突破性进展，相关成果发表于《Bioactive Materials》期刊。

核心设备：Cellink 3D 生物打印机，精准定制医用支架

本研究的关键技术支撑，是来自瑞典哥德堡的Cellink LUMEN X生物3D打印机。这款设备以其卓越的打印精度和生物相容性适配能力，成为医用支架制备的核心工具：

·打印参数：在室温环境下，通过 405nm 可见光照射30 秒实现支架的光交联固化，确保生物材料的活性与结构稳定性。

·支架规格：根据实验需求精准打印不同形态支架—— 体外实验用长方体支架（边长 10mm× 高度 2mm），体内实验用圆盘状支架（直径 8mm× 高度 2mm），完美适配不同场景的研究需求。

·材料适配：高效兼容磷酸钙（CPC）基生物墨水，该墨水添加 5wt% 甲基丙烯酸酯透明质酸（HAMA）水溶液及 0.5% w/v 锂基光引发剂，经优化固液比调配后，具备优异的成型性与骨传导性。

支架创新设计：“墨水 + 涂层” 双重保障，实现双阶段治疗

依托 Cellink 3D 生物打印机的精准打印能力，研究团队构建了 “核心 + 涂层” 的双层结构支架，实现 “早期抑瘤、后期再生” 的有序治疗：

·核心层：以 CPC 为基础材料，打印后经 37℃去离子水浸泡水合，表面形成类骨羟基磷灰石纳米颗粒，与人体骨组织成分高度相似，为骨再生奠定基础。

·功能涂层：在支架表面逐层涂覆羟丁基壳聚糖（HBC）与氧化硫酸软骨素（OCS），通过原位交联形成水凝胶层。该涂层不仅提供丰富磺酸基团，通过静电作用稳定负载 CSF-1R 抑制剂 GW2580，还能在治疗初期隔绝有害生长因子，保护骨修复区域。

技术原理：精准调控巨噬细胞，打破“肿瘤复发 - 骨损伤” 循环

肿瘤微环境中，巨噬细胞集落刺激因子（MCSF）会诱导巨噬细胞极化为 M2 型肿瘤相关巨噬细胞（TAMs），引发免疫抑制并加速肿瘤复发。而 Cellink 打印机制备的支架通过以下机制破解困局：

·局部缓释药物：水凝胶涂层实现 GW2580 的缓慢释放，持续阻断 CSF-1R 信号通路，抑制巨噬细胞向 M2 型极化，同时减少破骨细胞分化，从源头切断肿瘤复发与骨破坏的关联。

·双向调控免疫：将 M2 型巨噬细胞重编程为具有抗肿瘤活性的 M1 型，提升局部免疫杀伤能力，同时不影响骨髓间充质干细胞的增殖与成骨分化，为后期骨修复保驾护航。

实验验证：体内外均显卓越疗效，低剂量更安全

体外实验：信号通路阻断率显著，骨再生潜力突出

借助 Cellink 打印机制备的支架，体外实验中表现出优异的生物学活性：释放的 GW2580 高效抑制 CSF-1R 及下游 AKT、NF-κB 通路磷酸化（P<0.001），M2 型巨噬细胞比例降至 5.82%；后期支架能促进骨髓间充质干细胞黏附与成骨分化，ALP 阳性区域显著大于对照组，证实其骨再生潜力。