韓研“膠槍”修復骨折

韓國研究團隊日前研發出一款經改造的“膠槍”式工具，可在手術中直接在骨折或骨缺損處進行3D打印骨移植物。該工具已在兔子體內完成測試，可迅速構建複雜骨植入物，無需術前預製。研究團隊還對3D打印骨移植物進行了多重優化，使其既具備高結構柔性，又能釋放抗炎抗生素，並可以促進移植部位的自然骨骼再生。

傳統骨植入物多採用金屬、捐贈骨骼或近年出現的3D列印材料製成。然而，對於形狀不規則的骨折，這些植入物必須在術前設計並預製，以確保與缺損部位精準匹配。“我們的技術採用了一種截然不同的思路：開發一套原位打印系統，可在手術過程中即時製造並直接應用。”研發人員表示，“這能在不規則或複雜的缺損部位實現高度精確的解剖匹配，無需術前的影像採集、建模和修剪等準備工作。”

研發人員指出，膠槍所用的耗材是一根由兩大主要成分組成的絲材：一是天然骨中已知可促進癒合的成分——羥基磷灰石(HA)；二是生物相容性良好的熱塑性聚合物——聚己內酯(PCL)。PCL的熔點低至約六十攝氏度，經改造的加熱膠槍在擠出時溫度已控制在足夠低的水平，可避免手術過程中對組織造成熱損傷，同時又能貼合骨折處參差不齊的溝槽。通過調整絲材中HA與PCL的比例，團隊可按不同解剖需求定制移植物的硬度與強度。

“由於該裝置體積小巧且可手動操作，外科醫生可在術中即時調整列印方向、角度和深度。”研發人員指出，“整個打印過程僅需幾分鐘即可完成。這顯著縮短了手術時間，在真實手術條件下大幅提升了操作效率。”

鑒於感染是手術植入物的常見風險，研究人員將萬古霉素和慶大霉素兩種抗菌藥物摻入絲材。在培養皿和液體培養基實驗中，該絲材支架均能有效抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌——這兩種細菌是術後感染的常見致病菌。得益於絲材中HA與PCL的物理特性，藥物可持續緩慢釋放，並在數周內直接擴散至手術區域。

“與全身性抗生素給藥相比，這種局部遞送策略具有顯著的臨床優勢：既能減少副作用，又可限制抗生素耐藥性的產生，同時仍能有效預防術後感染。”研發人員說。

作為概念驗證，研究團隊將該裝置用於嚴重股骨骨折的家兔模型。術後十二周內，與使用傳統骨水泥（一種常用於骨缺損封閉的填充材料）的對照組相比，實驗組未見感染或壞死跡象，且骨再生效果更為顯著。“該支架不僅被設計成可與周圍骨組織實現生物整合，還能隨時間逐漸降解，並由新生骨組織取代。”研發人員表示，“結果顯示，打印組在骨表面積、皮質厚度和極慣性矩等關鍵結構參數上均表現優異，提示其骨癒合與整合效果更佳。”下一步，研究團隊將進一步優化支架的抗菌性能，並為進入人體臨床試驗作準備。

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