导读：

当前Ti-6Al-4V骨植入体缺乏天然骨小梁结构和促血管生成信号，限制了修复效果。为此，南方医科大学吴耀彬副教授、黄文华教授、胡孔和博士以及暨南大学利时雨副教授等人创新性地将3D打印的仿生骨小梁支架与负载“缺氧外泌体”的水凝胶微球相结合，构建了一种双重仿生骨修复材料。该材料不仅成功模拟了天然骨的力学性能以避免应力屏蔽，还能持续释放生物活性信号，在动物实验中显著促进了成骨与血管生成。相关研究以“3D-Printed Titanium Trabecular Scaffolds with Sustained Release of Hypoxia-Induced Exosomes for Dual-Mimetic Bone Regeneration”为题目，发表于期刊《Advanced Science》。

本文要点：

1、本研究提出一种双重仿生策略，通过Voronoi 算法和成像数据设计，利用选择性激光熔化（SLM）3D 打印技术制备出仿生小梁多孔Ti-6Al-4V支架（BTPS），其弹性模量约为3.2 GPa、渗透率达11.52×10^-8 mm²，可模拟天然骨的几何结构与力学性能。

2、同时，采用微流控技术将缺氧诱导的人脐静脉内皮细胞（HUVEC）来源外泌体（HExo）包封于PEGDA/GelMA水凝胶微球（PGHExo）中实现缓释，并通过聚多巴胺（pDA）修饰将其锚定于BTPS表面形成BTPS&pDA@PGHExo复合支架。

3、体外实验表明该支架显著促进成骨与血管生成，mRNA测序显示其通过激活MAPK、mTOR、HIF-1、VEGF等通路调控相关基因表达；兔体内实验证实其可提升骨体积、密度及新生血管形成，为大段骨缺损修复提供了具有临床潜力的个性化解决方案。

图1：用于大段骨缺损修复的BTPS&pDA@PGHExo支架制备流程及治疗机制示意图

图2：仿生小梁多孔支架（BTPS）的表征及元素映射分析

图3：BTPS的力学表征、有限元分析及流体动力学分析

图4：人脐静脉内皮细胞（HUVEC）来源外泌体的分离、表征及生物活性评价

图5：负载缺氧诱导外泌体（Hypo-Exos）的PEGDA/GelMA双网络水凝胶缓释微球的制备、表征及释放曲线

图6：BTPS&pDA@PGHExo复合支架的构建、表征及功能评估

图7：基因表达的mRNA测序（mRNA-seq）分析

图8：不同支架组在兔股骨缺损模型中骨再生效能的体内评估

论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202500599