来源：EngineeringForLife
全膝关节置换术（TKA）作为治疗终末期膝骨关节炎的“金标准”，长期依赖骨水泥固定，却因磨屑、炎症及应力遮挡导致无菌性松动而失败率居高不下。无水泥固定对假体材料的弹性模量匹配与成骨-血管耦合能力提出更高要求。传统
CoCrMo合金虽具备优异的耐磨、耐蚀与承载性能，其弹性模量（≈210 GPa）远高于松质骨（0.02–2
GPa），诱发应力遮挡并抑制骨长入，且表面生物惰性进一步削弱骨整合与血管化。
鉴于此，北京大学田华教授、北京化工大学蔡晴教授、北京爱康医疗魏崇斌等人开发了一种协同表面工程策略，结合了3D打印多孔结构与等离子体浸入离子注入（PIII）
实现 Mg2+功能化。相关研究成果以“Magnesium ion implantation enhances the
osseointegration and vascularization of 3D-Printed CoCrMo alloy
scaffolds for load-bearing orthopedic applications”为题于近期发表在《Bioactive
Materials》上。
本文要点：
（1）作者首先通过选择性激光熔化（SLM）构建600 μm孔径、65%孔隙率的金刚石晶格，将弹性模量由210 GPa降至600–900 MPa，实现仿生力学匹配。随后利用PIII在表面植入Mg2+，在不改变宏观形貌与疲劳寿命的前提下赋予材料持续生物活性。
（2）体外实验表明，Mg2+释放通过TRPM7-PI3K-AKT通路促使巨噬细胞向M2极化，并激活HIF-1α/VEGF与Wnt/β-catenin信号，显著促进内皮细胞成血管与骨髓间充质干细胞成骨分化，同时Transwell共培养证实血管-成骨耦合增强。
（3）体内兔股骨髁缺损模型显示，CoCrMo-Mg 支架在抗炎、血管化及骨长入方面表现优异，且生物力学整合良好。此外，组织学与血液学评估未见金属离子毒性与全身不良反应。
（4）综上所述，本研究确立了“结构-离子”双模协同降低弹性模量并同步调控免疫、血管与成骨微环境的理论框架，为开发力学适配、生物活性的无水泥TKA假体提供了可转化的新范式。
参考资料：
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2025.11.012
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