功能融合多孔钽/硅酸镁锂聚合物骨修复支架的制备

荆磊¹，海几哲¹，单春龙²，徐庆宇¹，雷岳衡¹，李海杰¹

（1. 新疆大学 机械工程学院，乌鲁木齐 830017；2. 新疆医科大学 第六附属医院，乌鲁木齐 830000） 

摘要：严重骨缺损的修复依然是骨科领域的重大挑战。3D打印金属基支架因其优异的结构和力学适应性，在骨修复中得到了广泛应用。然而，传统多孔支架缺乏模拟细胞外基质（ECM）的微观结构，导致骨整合能力受限。因此，开发兼具仿生结构和生物活性的复合骨修复材料已成为研究热点。本研究基于三周期极小曲面（TPMS）设计，采用Gyroid和Diamond单元构建了熔融多孔钽支架，并将明胶-海藻酸钠-硅酸镁锂（GE-SA-LAP）复合聚合物渗透填充其中，冷冻干燥形成具有结构仿生和功能化的新型复合骨支架材料。TPMS结构模拟了天然松质骨的微观结构与力学特性，聚合物填充进一步模拟ECM微环境，优化了细胞附着和增殖条件。通过有限元模拟、力学性能测试、扫描电镜和体外细胞实验评价了多孔钽-聚合物复合支架的特性及生物相容性。有限元分析表明：各组支架的弹性模量为1.21—1.55 GPa，屈服强度为28.81—34.68 MPa，以及渗透率为2.72×10^-8—3.85×10^-8 m²，介于人体皮质骨和松质骨范围内；填充多孔的GE-SA-LAP聚合物表现出高度多孔性，可以为细胞黏附提供良好的生物微环境。体外细胞实验进一步验证了复合支架优于单一钽支架的细胞粘附和增殖能力，展现出卓越的骨组织修复潜力。

关键词：融合结构，复合支架，力学性能，生物相容性  

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Cite this article: Jing, L., Hai, J., Shan, C. et al. Fabrication of Functionally Fused Porous Tantalum/Lithium Magnesium Silicate Polymer Bone Repair Scaffolds. J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci.) (2025). https://doi.org/10.1007/s12204-025-2834-4

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