PLGA：生物相容性3D打印材料引领医疗植入物革新

PLGA（聚乳酸-羟基乙酸共聚物）作为一种生物可降解材料，在医疗植入物领域展现出巨大应用潜力。其卓越的生物相容性和可调控降解特性，使其能够通过3D打印技术制备精密组织支架和植入物。PLGA复合材料在骨组织工程中表现优异，可促进骨再生与修复，同时作为药物控制释放载体，实现精准治疗。尽管面临降解平衡、灭菌等技术挑战，但随着3D打印技术和材料科学的发展，PLGA植入物正朝着个性化、功能化方向演进，为组织再生医学提供全新解决方案。

PLGA：生物相容性3D打印材料引领医疗植入物革新

在科技与医学交汇的今天，聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）正以其卓越的生物相容性和可调控降解特性，悄然改变着医疗植入物的未来图景。

作为生物医学领域最具应用前景的生物可降解材料之一，PLGA通过3D打印技术制备的支架、植入物和药物递送系统，正在为组织工程和再生医学提供全新解决方案。

近年来，随着3D打印技术的精进，PLGA的应用范围已从简单的骨修复拓展到神经修复、心血管治疗等多个领域，展现出惊人的临床潜力。

01 生物相容性优势，PLGA的医学应用基石

PLGA作为一种合成聚合物，具备可调降解速率、优异机械加工性和广泛适用性，在骨组织工程中表现出显著优势。

PLGA的生物相容性源自其降解产物为乳酸和羟基乙酸，这两种物质都是人体内的天然代谢产物，不会引起明显的免疫反应或毒性反应。

通过改变PLGA中乳酸（LA）和羟基乙酸（GA）的比例，可以精确控制其降解速率——GA含量越高，降解速度越快。50：50的PLGA通常在1-2个月内降解，而75：25的PLGA则需要4-5个月才能完全降解。

这种可调控的降解特性使PLGA能够匹配不同组织的愈合速度，为特定临床应用提供了个性化设计的可能。

02 3D打印技术创新，精密构造医疗植入物

传统制造技术如溶剂浇铸-粒子沥滤法、气体发泡法等在制备医用再生材料时具有一定局限性，而3D打印技术则能够精确控制支架的结构和孔径。

研究显示，使用3D打印技术制作PLGA/羟基磷灰石（HA）复合立体支架材料，其机械拉伸强度和弯曲强度分别达到38MPa和42MPa，是正常人软骨的5.35倍和5.25倍。

电流体动力打印（EHD）等高新打印技术能够实现高达5微米的分辨率，即使在3D表面如PLLA管和支架支柱上也能精确打印PLGA微图案。

通过优化PLGA墨水配方和电压输入参数，研究人员解决了打印不稳定的问题，实现了可控制药物释放的高分辨率PLGA微图案打印。03 骨组织工程应用，促进骨再生与修复

在骨组织工程领域，PLGA复合材料展现出显著优势。研究表明，在PLGA基质中添加10wt%的聚乳酸（PLA）或聚氨酯（PU），可以显著改善复合薄膜的拉伸性能、降解性和水吸收能力。

PLGA/PLA组展现出最佳水吸收率（28%）和增强的亲水性，接触角测量表明PLA（44.4±1度）和PU（43.3±1.6度）组降低了材料的疏水性。

MTT实验显示PLGA/PLA组的细胞活力超过90%，突显其优异生物相容性。

引入碳量子点（CQDs）的PLGA纳米复合材料能够增强生物亲和性和细胞相互作用，促进细胞嵌套、增强 seeding 效率和细胞增殖。

碱性磷酸盐测试显示增加了骨生成，茜素红 assay证实PLGA-CQD上增强了骨矿化作用。

04 药物控制释放，多功能治疗平台

PLGA植入物在药物输送系统中扮演着重要角色，能够实现持续、局部化的治疗释放，广泛应用于肿瘤学、神经学、骨科和眼科等领域。

研究人员开发了MCPAD——一种可注射的自愈合纳米复合水凝胶，包含负载二甲双胍的PLGA纳米颗粒（Met@PLGA NPs）和酚衍生物动态交联网络（CPAD），能够靶向抑制铁死亡和免疫调节。

在脊髓损伤治疗中，这种多功能平台在体外显著提高了神经元活力，在体内减少了活性氧（ROS）积累、胶质瘢痕形成和炎症细胞因子表达，同时促进轴突再生和突触重塑。

类似地，用于早期糖尿病视网膜病变治疗的混合细胞膜涂层仿生纳米粒子（[RBC-EC]-NPs）通过融合红细胞和视网膜内皮细胞膜涂覆在PLGA核心上，实现了**视网膜血管靶向积累和免疫逃逸。

05 临床转化挑战，从实验室到临床应用

尽管PLGA基植入物前景广阔，但其临床转化仍面临多项挑战。理解和实现支架降解与骨再生之间的平衡仍然是一大难题。

根据骨组织再生过程中骨形成与骨吸收之间的动态平衡，设计和制备能够精确调控降解行为的骨修复/替代物仍是一项艰巨的工作。

基于负载生物因子的骨再生材料仍存在低成本-效益、不稳定性和潜在的副作用等问题。

PLGA本身在物理、化学和生理环境变化下极易收缩的特点往往会改变细胞行为，进而导致骨再生失败。

灭菌也是PLGA骨再生材料临床应用前的挑战。由于PLGA的玻璃化转变温度较低，产生大量热量的灭菌方法可能会改变支架的形态和性能，并影响支架负载的生物活性成分。

06 未来发展方向，智能与个性化植入物

PLGA植入物的未来发展方向包括3D打印、原位形成系统、预测建模和患者特异性定制，这些技术正在改善植入物性能和临床转化。

通过开发具有拓扑结构特性的PLGA基生物材料调控细胞行为、免疫反应进而介导骨组织再生是发展方向之一。

多技术联用制备复合形式的支架（如3D打印结合静电纺丝、凝胶等）也是克服现有单一形式支架缺点的有效策略。

研究人员正在探索将二甲双胍等药物负载到PLGA纳米颗粒中，靶向治疗氧化应激和铁死亡，为脊髓损伤修复提供新的治疗策略。

个性化医疗是PLGA植入物的另一个重要发展方向。通过核磁共振成像获得患者骨损伤部位的三维数据，利用软件转换为三维打印模型，编译为3D打印机识别的文件格式，可以制作出个性化骨组织模型和组织支架。

随着3D打印技术和材料科学的进步，PLGA基植入物正朝着更加精密化、功能化和个性化方向发展。

未来的PLGA植入物将不仅提供机械支撑，更可能负载多种生物活性因子，实现免疫调节、血管生成和组织再生等多重功能协同。

可降解金属合金（如Mg/Fe/Zn合金）与PLGA的复合使用，以及“材料生物学”和“材料医学” 等新概念的兴起，将进一步推动内源性愈合的实现。

PLGA这座连接材料科学与医学的桥梁，正在悄然重塑医疗植入物的未来。