*文章仅用于学术或技术交流、研究或学习之目的。
*仅供医疗专业人士参考。
3DACT Bio技术
问
答
前言
至今，爱康医疗将金属3D打印技术商业化已达15年，其初代金属3D打印解决方案已涵盖了骨科绝大部分领域，成功解决一个又一个临床疑难病例，并提出众多创新临床解决方案。
在初代金属3D打印技术（3D ACT）基础上，爱康医疗持续深耕，创新不断，现已推出第2代金属3D打印技术，即3DACT Bio，这是一种全新的金属3D打印技术，其实现了金属3D打印植入物，由生物惰性到生物活性功能化的发展突破。
为什么3DACT Bio技术
使金属3D打印植入物具备生物活性功能？
其内在原理及创新性有哪些？
为什么3DACT Bio技术
可实现金属3D打印植入物与骨组织的生物固定？
等等……
在接下来的“『3DACT Bio』一问一答”
系列文章中，将为您揭晓
摘要
3DACT Bio作为3D打印多孔钛植入物的表面处理专利技术，可增强植入物骨整合能力。将3DACT Bio技术应用于 3D 打印的多孔Ti6Al4V植入物，可形成均匀的微孔TiO2和无定形磷酸钙膜层。处理后的植入物显示出显著的磷灰石沉积能力。
动物模型的体内测试表明，与未处理的植入物相比，经过3DACT Bio处理的植入物表现出接触成骨模式，在植入物的整个表面上原位形成骨，而未经处理的植入物则表现出仅骨形成的远距离成骨模式。在外围，经过3DACT Bio处理的植入物还表现出更强的骨/植入物界面。
经过3DACT Bio技术处理的3D打印多孔钛植入物，可以通过优化骨长入模式和骨/植入物互锁机制，来增强多孔Ti6Al4V假体的骨整合作用。
问题与释义
问题
Q1:
生物活性元素在促进磷灰石形成方面发挥什么作用？
Q2:
3DACT Bio技术如何影响碱性磷酸酶活性？
Q3:
3DACT Bio技术如何增强磷灰石形成能力？
Q4:
3DACT Bio技术对成骨细胞基因表达有何影响？
释义
3DACT Bio：
爱康医疗针对3D打印多孔钛合金骨科植入物，开发的多项表面改性专利技术。在以下文中，简称“Bio”
SBF：
SBF(Simulated body fluid)是一种脱细胞、无蛋白质、过饱和的磷酸钙溶液，其离子组成几乎与人血浆相同，是目前体外模拟最常用的溶液。
MSC：
MSC(Mesenchymal stem cell) 间充质干细胞，是具有自我更新能力和来源于中胚层的多能成体干细胞，可分化成多种细胞类型，如软骨细胞、脂肪细胞、成骨细胞和其他细胞类型，因此被用于许多类型的研究。
ALP：
ALP(Alkaline phosphatase) 碱性磷酸酶，其活性是最广泛认可的成骨细胞活性标记，是成骨细胞表型和成骨细胞分化的典型蛋白质产物。
RANKL/OPG：
RANKL(Receptor activator of nuclear factor-κB ligand) 核因子κB受体活化因子配体/OPG(Osteoclastogenesis inhibitory factor)骨保护素。OPG与RANKL竞争性结合RANK，抑制破骨细胞分化和细胞功能，因此，RANKL/OPG的比值可提示骨吸收过程的状态，比值减小提示骨吸收抑制，比值增大提示骨吸收亢进。
Q
&
A
『3DACT Bio』问答（上）
Q1
生物活性元素在促进磷灰石形成方面发挥什么作用？
钙和磷酸盐等生物活性元素在促进磷灰石形成方面发挥着至关重要的作用。经Bio处理的支架释放Ca2+，在支架周围形成饱和离子环境，有助于加速模拟体液 (SBF)中磷灰石的成核。在大量磷酸钙 (CaP)的促进下，Ca2+从膜层中持续释放，促进植入物表面磷灰石的形成。
磷灰石在SBF中的生物材料上形成的能力与其体内骨生物活性密切相关。对于经Bio处理的支架，磷灰石层在浸入SBF后14天内沉积在支架表面上。磷灰石的形貌呈现纳米片形状，并且Ca/P比接近羟基磷灰石(HA)矿物相中的Ca/P比。
Ca2+从植入物释放到细胞外环境，促进其上间充质干细胞（MSC）的生长和成骨分化。与未处理的植入物相比，Bio处理的植入物表现出更高的细胞增殖和碱性磷酸酶 (ALP) 活性。支架中 Ca2+的持续释放及其微孔结构增强了植入物的细胞相容性和成骨活性。
使用Bio处理的植入物观察到的成骨增强可归因于接触成骨，其中骨形成直接发生在种植体表面。Bio处理促进植入物表面MSC的募集，并引发周围组织中成骨细胞基因表达的更高水平。经过 Bio处理的植入物还可促进成熟骨形成并抑制其表面的骨吸收，从而增强成骨作用。
在骨/植入物界面，Bio涂层的微孔在产生更强的结合力方面发挥着重要作用。微孔容纳球状骨基质，其与破裂的骨组织粘合，从而导致骨/植入物互锁。
Q2
3DACT Bio技术如何影响碱性磷酸酶活性？
Ti6Al4V支架上的Bio处理已被证明可以显着增强碱性磷酸酶 (ALP)活性。ALP活性的增加表明支架表面成骨细胞分化和矿化潜力的增强。Bio处理在支架上形成微孔表面，促进Bio处理过程中使用的电解质中钙和磷酸盐等生物活性元素的结合。这些生物活性元素在促进磷灰石形成方面发挥着至关重要的作用，而磷灰石对于骨矿化至关重要。
Bio处理增强了Ti6Al4V支架上的碱性磷酸酶活性，促进成骨细胞分化和矿化潜力。Bio处理产生的微孔表面有利于生物活性元素的结合并促进磷灰石的形成。此外，Bio处理可增强骨的内生长和外生长，从而改善支架的骨整合。Bio涂层的微孔形貌为骨结合提供锚定点，从而形成更强的骨整合机制。
Bio技术处理的植入物更具亲水性
3DACT Bio专利技术
Q3
3DACT Bio技术处理如何增强磷灰石形成能力？
Ti6Al4V支架上的Bio处理通过在支架表面形成均匀的微孔TiO2和无定形磷酸钙层来增强磷灰石形成能力。这种微孔结构有利于在Bio过程中从电解质中掺入生物活性元素，例如钙和磷酸盐。这些生物活性元素的存在促进磷灰石的形成，而磷灰石是骨矿化的关键成分。
此外，Bio处理增加了支架的碱性磷酸酶 (ALP) 活性，这是参与骨矿化的重要酶。在一项使用人间充质干细胞(hMSC)的研究中，发现经Bio处理的支架比未经处理的支架表现出更高的ALP活性。这表明Bio处理增强了支架表面细胞的成骨细胞分化和矿化潜力。
Q4
3DACT Bio技术对成骨细胞基因表达有何影响？
与机加工植入物相比，Bio技术已被证明可在周围组织中引发更高水平的成骨细胞基因表达。这种增强的成骨细胞基因表达与细胞增殖和ALP活性增加相关，表明成骨作用增强。经过Bio处理的支架可促进骨内生长和外生长，从而在种植体周围区域和支架内形成更广泛的骨形成。Bio还可调节RANKL/OPG比率，促进其表面骨的成熟并抑制破骨细胞活性。这些作用有助于促进成熟骨形成并抑制Bio处理支架上的吸收。
通过显微组织分析观察到，Bio可增强多孔Ti6Al4V支架的骨内生长和外生长。与未处理组相比，Bio组种植体周围区域和支架内的骨分数显着更高。Bio还可促进接触成骨，在骨整合过程中骨直接在种植体表面形成。这种骨向内生长的模式有利于种植体的早期固定。经过Bio处理的支架在骨-种植体界面处表现出更强的结合力，大量破裂的骨组织与Bio涂层的微孔结合。Bio涂层的微孔形貌和骨组织的互锁有助于提高粘合强度。
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