骨缺损的修复是口腔颌面外科和整形重建领域长期面临的临床挑战。理想的骨移植替代材料应兼具生物活性、机械稳定性和可定制的宏观结构。尽管自体骨移植被视为“金标准”，但其来源有限且会造成供区二次损伤。同种异体骨和异种骨移植则存在免疫排斥和疾病传播风险。传统的合成陶瓷材料，如羟基磷灰石（HA），虽然具有良好的生物相容性和骨传导性，但通常缺乏足够的生物活性信号来有效启动并维持复杂的骨再生过程。近年来，利用废弃牙齿制备的牙源性生物材料显示出巨大潜力，因为牙本质在成分（约70%矿物质、20%I型胶原、10%水）和生物学特性上与骨组织高度相似，并且保留了多种基质结合的生长因子（如TGF-β、BMPs、VEGF）。然而，传统的牙本质移植物多以颗粒形式使用，存在结构完整性差、易迁移、难以匹配复杂缺损形状等问题。
为了突破这些限制，一项发表在《Materials Today Bio》上的研究提出了一种创新的解决方案：通过低温3D打印技术将处理后的牙本质衍生颗粒（DDM-p）与I型胶原结合，构建出具有精确几何结构和生物活性的复合支架。该研究系统评估了这种支架的物理化学性质及其在促进成骨和血管生成方面的双重功效。
研究人员为开展本研究，采用了几个关键技术方法：首先，从拔除的人牙中通过脱细胞、部分脱矿和低温研磨制备出微米级DDM-p；其次，将不同重量百分比（3%、5%、7%）的DDM-p或7%的纳米羟基磷灰石（nano-HA）与4%的I型胶原溶液混合，通过低温挤出式3D打印成型为多孔格子支架，并利用EDC/NHS进行化学交联；最后，通过一系列体外细胞实验（使用MC3T3-E1前成骨细胞和EA.hy926内皮细胞）和大鼠临界尺寸颅骨缺损模型（直径6毫米），系统评价了支架的理化性能、细胞相容性、成骨/成血管活性以及骨再生能力。
制备与表征DDM-p
研究首先对提取的人牙进行处理，包括去除釉质和牙骨质、清除牙髓组织、脱细胞、部分脱矿（0.5 M HCl处理10分钟）、清洗和低温研磨，最终获得白色的DDM-p微粒。生化分析证实，处理后的DDM-p残留DNA含量极低（符合脱细胞基质标准），但仍保留了相当含量的胶原、硫酸化糖胺聚糖（sGAG）以及多种生长因子（如TGF-β1, BMP-2/7, VEGF, IGF-1）。扫描电镜（SEM）显示DDM-p表面粗糙，牙本质小管扩宽。X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析表明，DDM-p中的磷灰石为结晶度较低、更易被吸收的生物磷灰石，这与高度结晶的合成HA不同。
支架的制备与理化性能
将DDM-p或nano-HA与胶原溶液混合后，成功通过低温3D打印制备出结构规整的多孔支架。随着DDM-p含量从3%增加至7%（CDP-3, CDP-5, CDP-7），支架的矿物组分增加，吸水率下降，抗胶原酶降解的能力增强，压缩模量也显著提高，其中CDP-7的力学性能最佳。所有支架均呈现高孔隙率（>84%），适合细胞长入和营养运输。
细胞相容性、增殖与形态
MC3T3-E1细胞在不同支架上均表现出高存活率。与纯胶原支架相比，培养在含DDM-p支架上的细胞增殖更旺盛，并能够更深入地浸润到支架内部。细胞骨架染色显示，在CDP支架上，细胞铺展更好，具有更丰富的肌动蛋白（F-actin）纤维网络。人脂肪来源干细胞（hASC）的长期培养结果进一步证实，CDP-7能支持细胞形成密集的3D网络并分泌大量细胞外基质（ECM）。
成骨分化
体外成骨诱导实验表明，DDM-p能显著增强细胞的成骨分化。培养14天后，CDP-7支架上的碱性磷酸酶（ALP）活性最高；培养21天后，阿尔新红（ARS）染色显示其钙结节沉积量远超胶原对照组和HA对照组（CHA-7）。免疫荧光染色也证实，成骨标志蛋白骨桥蛋白（OPN）在CDP-7组表达最为强烈。实时荧光定量PCR（RT-qPCR）分析发现，CDP-7支架能上调成骨相关基因（如RUNX2, COL1A1, ALP, OCN）以及关键信号通路基因（如TGF-β, AKT1）的表达。
血管生成活性
通过Transwell共培养系统和内皮细胞成管实验评估支架的促血管生成能力。结果显示，与胶原支架相比，CDP-7条件培养基能显著促进EA.hy926内皮细胞形成更复杂、具有更多分支和环状结构的管状网络。基因表达分析表明，CDP-7上调了内皮细胞中CD31、VEGFA和HIF-1α等血管生成相关基因的表达。划痕实验也证实了CDP-7条件培养基能加速内皮细胞的迁移。
大鼠颅骨缺损修复
体内实验是验证材料性能的关键。将支架植入大鼠颅骨临界尺寸缺损处，8周后通过Micro-CT和组织学分析评估新骨生成和血管化情况。结果一致表明，CDP-7组的新骨生成量（骨体积分数BV/TV）、骨矿密度（BMD）以及缺损区域内血管的密度和数量均显著高于其他各组，包括CHA-7组，实现了最佳的骨缺损修复效果。
研究结论与意义
本研究成功开发了一种由牙本质衍生颗粒增强的低温3D打印胶原支架。该支架不仅具有良好的力学性能和可降解性，更重要的是，其含有的低结晶度生物磷灰石和天然基质因子能协同作用，在体内外均展现出优异的促进成骨和血管生成的双重功能（即成骨-成血管耦合效应）。相较于传统的合成羟基磷灰石材料，DDM-p源于人体自身组织，生物活性更优，为将临床废弃的牙齿资源“变废为宝”，开发新一代个性化、生物活性的骨修复材料提供了新的思路和有前景的技术平台。这项研究标志着在构建具有内在生物诱导能力的骨移植替代物方面取得了重要进展。
