由感染、疾病、创伤等导致的骨缺失是近年来愈发严重的临床问题。对于超出愈合尺寸的大段骨缺失问题，如果不进行有效干预将造成组织坏死的严重后果，由于自体骨移植与异体骨移植的传统治疗方法的局限性，研究者们提出以不同材料加工而成的人工骨以应对多发的骨缺失问题，在本研究中，我们利用3D打印出一种水凝胶/β-TCP复合支架用以松质骨的修复，同时创新性地利用水凝胶的溶胀原理负载了一定浓度的EGCG。水凝胶成分更有利于细胞的黏附增殖，β-TCP的加入改善了支架的力学性能与降解性能，同时EGCG的包载也很好的改善了支架在植入后容易出现的炎症问题。我们通过3D打印技术制备出的支架能够很好地应用于大段骨缺失修复，并且由于EGCG具有抗菌抗炎的作用，支架有应用于感染性骨缺失的潜力。

材料与方法：

材料：β-TCP（昆山华侨新材料有限公司）,海藻酸钠（阿拉丁），明胶（阿拉丁），壳聚糖（阿拉丁），无水氯化钙（阿拉丁），戊二醛（由四川大学提供），EGCG(由中茶所提供)，挤出式生物3D打印机（由华曙图灵提供），冷冻干燥机（力辰科仪）。

方法：

水凝胶的制备及最优配比的筛选

首先将海藻酸钠溶于去离子水，同时根据设计配制出不同比例（1%、2%、3%）的海藻酸钠，而后将2%（w/v）的壳聚糖加入溶液中搅拌均匀，搅拌均匀后加入不同比例（5%、10%、15%）的明胶，在水浴锅中60℃溶解，水凝胶制备完成，通过表征筛选出最优的配比：3%海藻酸钠+2%壳聚糖+10%明胶。

生物墨水的制备

将筛选出的水凝胶与不同比例（30%、40%、50%）的β-TCP进行混合，生物墨水制备完成

支架的3D打印

将生物墨水通过3D打印机打印成型，打印出不同形状的支架。

支架的后处理

首先用0.6%的无水氯化钙溶液进行交联4小时。而后将支架在0.4%的戊二醛中交联4小时。交联后的支架表现出更强的机械性能。交联完成后冷冻干燥，支架制备完成。

支架的载药

利用水凝胶的溶胀性能对支架进行载药，载药浓度设置为：最高浓度30μM，最低浓度15μM。载药时间应与溶胀平衡时间一致。载药结束后对支架进行冷冻干燥处理，载药支架制备结束。

复合支架的表征

对不同TCP含量的支架进行表征，XRD,SEM,FTIR,溶胀率，压缩模量等。对于载药支架，进行药物释放实验分析释放速率。在不同时间段（2周、4周、8周）对支架的降解行为进行分析，矿化实验主要对支架体外成骨性能进行分析。细胞实验分析了支架的毒性、细胞黏附与成骨分化。最后选择大鼠进行了颅骨缺损修复体内实验。

结果：

我们采用3D打印技术打印出一种具有优良力学性能与生物相容性的水凝胶基β-TCP复合支架，与传统的水凝胶支架相比，β-TCP的加入使得支架在拥有70%±2.5%的孔隙率的同时压缩模量能够达到60 Mpa，同时支架在两个月内的降解率在10%-15%之间，有效改善了水凝胶降解速度过快的问题，使其降解时间更加适用于骨组织工程，与此同时，利用水凝胶的溶胀特性在支架的内部三维网络结构上与支架表面负载了具有抗炎功效的EGCG。在大鼠颅骨缺损修复实验中，负载50%β-TCP的支架在具有相同成骨性能的前提下表现出优良的抗炎效果。

实验结果表明，复合支架在前期能够提供一定的支撑作用，支架表面与断面的多孔结构更有利益细胞的黏附增值，从而能够很好的促进骨愈合，与此同时负载药物的支架有效减少了炎症现象的出现。基于制备的支架所具有的优异综合性能，在临床应用中具有修复大段骨缺失与感染性骨缺失的潜力，同时为后续研究提供思路。