NSR：华东理工大学刘昌胜等开发智能3D打印支架，实现骨质疏松骨修复精准调控

发布时间：2026-07-15来源：iNature

将光控智能材料集成到3D打印技术中，为骨组织工程带来了巨大前景，能够实现对原位药物剂量的时空控制。然而，这种集成面临关键的分子设计挑战，因为所纳入的光响应分子必须同时满足在紫外介导光聚合过程中高紫外稳定性和用于深层组织激活的强长波长吸收的双重需求。

2026年7月6日，华东理工大学刘昌胜、袁媛、郭志前共同通讯在

National Science Review（IF=18.1）

在线发表题为

NIR-II photothermal-driven pulsatile PTH release for osteoporotic bone repair

的研究论文。该研究通过分子设计策略，开发了一种兼具高紫外稳定性和强近红外二区（NIR-II）吸收的新型喹啉花菁染料QC7CN，并将其作为“光热墨水”整合入3D打印支架。

该支架在1064纳米激光照射下产生温和热疗（约41°C），驱动内部热敏微球发生凝胶-溶胶相变，从而实现脉冲式PTH释放，在深层组织中有效调节成骨-破骨平衡，促进骨质疏松性骨缺损修复。

骨质疏松性骨缺损以骨吸收与骨形成失衡导致的脆性骨折为特征，构成了重大的临床挑战。近年来，三维打印在骨组织工程中展现出巨大潜力，能够精确制造具有复杂几何形状、高重现性和生物相容性的患者特异性支架。

通过整合多种生物活性因子和治疗药物，3D打印为构建满足骨再生多方面需求的多功能支架提供了通用平台。然而，当前功能支架的一个显著局限性是其倾向于发生不受控制的生物活性化合物浸出或释放，这归因于其特征性的突释效应。这一问题对于需要特定释放动力学的药物尤为关键。

光控3D打印支架，用于远程操纵药物释放以进行深层组织骨质疏松骨修复（图源自

National Science Review

）

在此，研究人员报道了一种波长选择性喹啉染料（QC7CN）作为光响应“染料墨水”来解决这一难题。该染料具有高紫外透过率，确保打印过程中的稳定性，同时具有强烈的的第二近红外（NIR-II）吸收，用于深层光热响应。利用这些特性，设计了一种NIR-II光控3D打印支架，由甲基丙烯酰化明胶和磷酸钙寡聚物作为打印基质、热敏相变微球作为甲状旁腺激素（PTH）药物载体和QC7CN作为光热触发器组成。

在NIR-II激光照射下，QC7CN诱导局部轻度热疗以驱动微球的凝胶-溶胶相变，从而操控脉冲式PTH释放以进行深层组织骨质疏松性骨修复。因此，该研究在分子设计和增材制造方面提供了全面的示范，以推动智能材料在精准医学中的极限。

参考消息：https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwag407/8725485

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