3D打印支架調控巨噬細胞用于骨腫瘤術后***

來源：發(fā)布時間：2025-07-28

本研究構建了一種雙功能 3D 打印骨修復支架，其以 3D 打印磷酸鈣支架為基底，表面覆蓋原位交聯(lián)的HBC/OCS 水凝膠層，并通過靜電作用負載CSF-1R 抑制劑 GW2580。該支架實現(xiàn)雙階段功能：早期通過水凝膠層保護骨修復部分，緩慢釋放 GW2580 以阻斷 CSF-1R 通路，抑制M2 型**相關巨噬細胞（TAMs）極化，調節(jié)免疫微環(huán)境并抑制**；后期通過磷酸鈣成分促進骨缺損修復。體內外實驗證實，該支架在低劑量（50mg/kg）下有效抑制**生長，且不影響骨再生，為骨腫瘤術后treatment提供新方法。

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1. 研究背景與目的

· 骨**（如骨肉瘤）術后易復發(fā)，生存率低，單一骨修復支架無法解決此問題。

· 巨噬細胞極化是關鍵：**微環(huán)境中高濃度 MCSF 會誘導巨噬細胞極化為M2 型**相關巨噬細胞（TAMs），導致免疫抑制和**進展，而CSF-1R 通路是此過程的**靶點。

· 研究目的：構建兼具調節(jié)免疫微環(huán)境和促進骨再生功能的雙階段 3D 打印支架，用于骨腫瘤術后treatment。2. 支架設計與制備

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· 制備流程：3D 打印磷酸鈣支架（體外尺寸 10mm×2mm，體內尺寸 8mm×8mm×2mm）→ 涂覆 HBC 溶液→ 原位交聯(lián) OCS 形成水凝膠層→ 負載 GW2580（10μM 或 100μM）。

· 關鍵特性：水凝膠層不影響支架孔隙結構（約 500μm），GW2580 通過靜電作用和席夫堿反應穩(wěn)定負載，實現(xiàn) 1 周緩慢釋放。

3. 功能驗證實驗

（1）體外實驗結果

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· 機制：GW2580 釋放后阻斷 CSF-1R 及下游 AKT、NF-κB 通路，抑制 M2 極化和破骨細胞生成；后期支架不影響 mBMSCs 增殖與成骨。

（2）體內實驗結果· 模型：BALB/c 小鼠 4T1 乳腺*模型（**體積達 100mm3 時植入支架）。

· 分組：未處理組、CPC 支架組、CPC/hydrogel/GW2580 組（50mg/kg）。

· 結果：

u **生長：GW2580 組 10 天后**體積***小于其他組（P<0.001），IVIS 成像證實熒光強度降低。

u 免疫調節(jié)：M1 型巨噬細胞（CD86+、iNOS+）比例升高，M2 型（CD206+）比例降低（P<0.001）。

u 生物相容性：各組小鼠體重無***差異，支架無明顯毒性。

4. 結論與展望

· 結論：該雙功能 3D 打印支架通過雙階段調節(jié)（早期免疫調控抑制**，后期骨再生），為骨腫瘤術后treatment提供新方法。

· 展望：需優(yōu)化 GW2580 負載方式（增強結合力）、探索劑量效應、測試其他抑制劑的可行性。

關鍵問題

該3D打印支架的**設計特點是什么？如何實現(xiàn)雙階段功能？

答：**設計特點是 “3D 打印磷酸鈣支架 + HBC/OCS 水凝膠層負載 GW2580” 的復合結構。雙階段功能實現(xiàn)：早期通過水凝膠層屏蔽有害生長因子，GW2580 緩慢釋放阻斷 CSF-1R 通路，抑制 M2 型 TAMs 極化以調節(jié)免疫微環(huán)境、抑制**；后期水凝膠降解后，磷酸鈣支架促進骨缺損修復，且不影響 mBMSCs 的成骨分化。

體外實驗中，GW2580 負載支架對巨噬細胞極化和破骨細胞生成的具體影響是什么？

答：對巨噬細胞極化：在 MCSF+IL-4+IL-10 誘導下，CPC/hydrogel/GW2580 組 M2 型巨噬細胞（CD206+）比例從對照組的 54.5% 降至 5.82%（P<0.01），同時 M1 型標志物（IL-1β、iNOS）表達升高。對破骨細胞生成：3 天后 TRAP 陽性破骨細胞在 GW2580 組幾乎未檢測到，而對照組有大量生成，證實其能有效抑制破骨細胞分化。

體內實驗中，該支架的抗**效果和安全性如何？與傳統(tǒng)給***式相比有何優(yōu)勢？

答：體內實驗中，50mg/kg GW2580 負載支架組 10 天后**體積***小于未處理組和 CPC 組（P<0.001），且 M1/M2 巨噬細胞比例得到有效調節(jié)。安全性方面，各組小鼠體重無差異，無明顯毒性。優(yōu)勢：傳統(tǒng) GW2580 需 20-80mg/kg 每日兩次口服，而該支架通過局部緩慢釋放，以低劑量（50mg/kg 單次）即可有效抑制**，減少全身毒性。

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