传统与仿生支架在结构设计方面的差异2024-07-17 08:37:57
追溯到20世纪80年代，在生物学、工程学、材料科学和纳米技术飞速发展的情况下，仿生支架和传统支架的研究取得了突破性进展。传统支架以简单的设计和稳定的支撑特性在骨组织工程中占据了一席之地，然而其在生物相容性、促进细胞增殖和分化等方面具有一定的局限性。与此同时，仿生支架的设计理念——模仿自然界中的生物结构，在构建高性能骨组织工程方面备受关注，可以提供更加复杂且功能化的解决方案。仿生支架通过模拟人体自然骨骼的微观结构，在提供物理支撑的同时促进细胞黏附、增殖及分化，甚至是血管化的形成，最终达到加速骨组织修复和再生的目的。由此可见，多孔支架不仅要提供机械支撑和生物活性，也要为细胞附着、增殖和分化提供合适的生理微环境。该文旨在深入探讨传统与仿生支架在结构设计方面的差异，以及这些结构设计对支架力学性能、生物学性能（生物相容性、骨诱导性）的影响，为骨缺损和骨再生的后续治疗设计出既有生物相容性和机械稳定性又能够模拟自然骨组织微环境的支架。不少学者对多孔支架的结构和材料进行了广泛研究，其中多孔支架的结构设计是研究重点也是研究难点。目前，多孔支架的结构设计主要分为传统支架（规则多孔支架）和仿生支架（不规则多孔支架）。
传统的骨缺损修复支架大多是均匀、规则的几何体，拥有均匀、规则的孔径和孔隙率，具有周期性的结构，例如：单胞阵列法、拓扑优化法、三周期极小曲面法制备的多孔支架，这些支架往往由坚固的材料制成（如钛合金），以保证足够的机械强度来支撑缺损区域。规则骨支架的孔径和孔隙率是这些支架设计中的关键参数，它们影响着细胞进入支架的能力、新骨形成的速率以及营养物质和代谢产物的运输。理想情况下这些孔隙应该是相互连通的，以模拟天然骨组织的三维网络结构，这样可以最大限度地增强生物活性和骨再生潜力。
出自《骨组织工程中传统与仿生支架结构设计的差异》赵越，许燕，周建平.
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