背景眼眶保护着眼球及其周围的神经血管组织,维护视觉系统的正常功能,同时也是人面部形态的主要构成部分。眼眶骨质菲薄,受到外力作用极易发生骨折。眶壁骨折会引起面中部畸形,并导致眶内脂肪和软组织疝入下颌窦,进而引起眼内炎或球下炎。修复时机、手术干预方式和植入材料都是影响治疗效果和整体预后的关键因素。目前临床常用眼眶骨壁修复材料仅通过垫覆在缺损上方起到支撑作用,无法诱导骨长入再生并与修复区域周围骨组织安全锚定,存在移位、排斥及感染的可能。在严重的眼球创伤、眼内炎或眼内恶性肿瘤的情况下,须考虑摘除病变的眼球。眼球摘除后留下的眼眶容积缺损,不可逆地损毁容貌外观,给患者带来沉重的精神和心理负担。义眼座,作为另一种眶内植入物,通常被设计为多孔球体,在摘除眼球后放置在患者的无眼球眼窝内,可弥补缺失的眼眶容积并使义眼片具有良好的运动性,在很大程度上修复患者容貌。但目前临床使用的眼座材料生物活性低、血管化不足,术后有发生感染及暴露的风险。近年来3D打印技术蓬勃发展,在医用植入物制备领域具有显著优势和广泛应用前景。该技术具有个性化定制、易操作、可实现多重材料加工等诸多优势。针对目前眼眶植入材料存在的不足,本研究将3D打印技术与功能性生物活性陶瓷材料相结合,探究应用于眼眶骨壁缺损及眶内容积缺损修复的新型眼眶整复材料,为加速眼眶骨及眶内软组织再生修复,实现高效个性化的眼眶重建提供新的方向。研究主要围绕以下四个部分开展:1、3D打印掺镁硅酸钙多孔支架的设计、制备及理化性能评估;2、3D打印掺镁硅酸钙多孔支架修复兔眶骨缺损;3、3D打印透辉石基多孔眼座支架材料的设计、制备及理化性能评估;4、透辉石基生物陶瓷杀菌性能及其3D打印多孔支架的血管化性能评估。第一部分:3D打印掺镁硅酸钙多孔支架的设计、制备及理化性能评估目的合成掺镁硅酸钙生物陶瓷粉体,通过3D打印技术制备出超薄、高强度的多孔掺镁硅酸钙支架材料,并评估该支架材料的宏观、微观形态,力学性能,体外矿化及降解性能等。方法通过化学共沉淀法及微量离子掺杂技术制备了含6 mol%镁离子的硅酸钙粉体（CSi-Mg6）及不含镁离子的纯硅酸钙粉体（CSi）,同时通过溶胶凝胶法制备钙镁硅酸盐类生物陶瓷镁黄长石（Ake）。通过XRD检测合成粉体物相结构,ICP检测粉体的元素组成。采用计算机辅助设计及数字光固化3D打印技术制备出三组不同陶瓷材料的薄壁多孔结构支架,并对支架进行理化性能评估,采用排水法检测支架孔隙率,用扫描电镜观察及评估支架宏观与微观结构,通过万能力学测试机检测支架抗弯强度,通过体外模拟体液SBF浸泡实验,检测支架力学性能变化及体外矿化能力,通过Tris-HCl缓冲液浸泡实验,监测材料降解、酸碱度变化及离子释放过程。结果三种生物陶瓷经光固化3D打印出的薄层多孔支架结构完整统一,厚度均为～1.5 mm,孔结构均为～400μm直径的矩形孔,相互连通,孔隙率均大于60%。三组多孔支架的强度测试结果示,CSi-Mg6支架强度（～22 Mpa）要显著高于CSi及Ake组,强度约为其他两组的1.5-3.0倍。在体外SBF中浸泡3周后,各组材料的抗弯强度均有不同程度的下降,但CSi-Mg6组仍显著高于另外两组。浸泡3周后各组材料表面均出现羟基磷灰石矿化层,但CSi的矿化速率要快于CSi-Mg6及Ake组。体外降解结果示,CSi-Mg6支架降解速率较纯CSi显著减缓,各组表现出与降解速率相匹配的离子释放速率。结论本实验通过微量镁离子掺杂及3D打印技术成功制备出高强度薄层的掺镁硅酸钙多孔支架,较其他两组材料相比,该支架表现出更强的力学性能及优化的降解速率,为骨缺损尤其是复杂结构的薄层眼眶骨缺损修复材料提供了可能。第二部分:3D打印掺镁硅酸钙多孔支架修复兔眶骨缺损目的通过将3D打印支架与细胞共培养,探究支架在体外对细胞粘附、增殖及成骨分化的作用。通过构建兔眶下缘骨缺损模型,探索支架在体内的支撑及促成骨修复的能力。方法分别在三组支架材料表面接种MC3T3-E1小鼠成骨前体细胞,共培养后通过CCK-8试剂盒检测细胞的增殖性能,通过ALP试剂盒评估细胞的成骨分化程度,采用扫描电镜观察细胞与支架共培养表面的微观形态,并通过对材料表面生长细胞的骨架进行荧光染色,在共聚焦显微镜下观察细胞形态结构。构建眶骨修复动物模型,将16只雄性新西兰兔双侧的眶下缘截断,共建立32侧限制性眶骨缺损动物模型,随机分成4组（空白旷置组、CSi组、CSi-Mg6组、以及Ake组）,术后4周及12周取出样本进行X线、Micro-CT影像学扫描重建,评估各组材料的成骨性能,同时对取出样本进行组织学切片染色,镜下观察及通过形态学定量分析新骨生成量,使用扫描电镜及EDS能谱扫描观察组织切片上材料及骨组织部位的元素分布情况。结果体外细胞学结果示,与降解速率较快的纯CSi支架相比,CSi-Mg6支架更能促进成骨前体细胞的增值（p＜0.01）,体外长期（21天）培养后,CSi-Mg6组与纯CSi组间促成骨细胞分化能力无显著性差异。在新西兰兔眶下缘限制性骨缺损动物模型实验中,植入早期（4周）,CSi-Mg6表现出快速的新骨形成,显著高于CSi及Ake组（p＜0.01）,植入晚期（12周）,CSi-Mg6的新骨量仍显著高于CSi组,虽然Ake组在晚期表现出较高的新生骨量,但仍略低于CSi-Mg6组。结论本实验通过高强度CSi-Mg6薄层多孔支架成功修复兔眶下缘限制性骨缺损,与纯CSi支架及Ake支架相比,表现出更好的结构稳定性、成骨诱导及引导作用,或可成为一种极具潜力的眼眶骨修复材料。第三部分:3D打印透辉石基多孔眼座支架材料的设计、制备及理化性能评估目的合成透辉石（DIO）和含铜低熔生物活性玻璃（BG-Cu）粉体,3D打印含不同量生物玻璃的透辉石基多孔支架材料（DIO/x BG）,并对支架的宏观、微观结构,力学性能及体外降解性能进行探究。方法采用化学共沉淀法合成透辉石粉体,采用溶胶凝胶法制备含铜低熔生物活性玻璃粉体,通过XRD检测合成粉体的物相结构,ICP检测粉体的元素组成。按照0%,5%,10%质量比在透辉石粉体中混合生物活性玻璃,再与聚乙烯醇粘结剂混合制备出三种不同的3D打印生物陶瓷墨水,经直写式3D打印技术制备出透辉石基多孔支架材料,再经1150℃烧结制备成多孔支架,其中10%BG含量的透辉石经1150℃及1250℃两种温度烧结,共制备出四组不同的生物陶瓷支架,分别是:DIO（1150℃）,DIO/5BG（1150℃）,DIO/10BG（1150℃）,及DIO/10BG（1250℃）。对支架进行理化性能评估,采用排水法检测支架孔隙率,用扫描电镜观察及评估支架宏观微观结构,通过万能力学测试机检测支架抗弯强度,通过Tris-HCl缓冲液浸泡实验,监测材料降解、酸碱度变化及离子释放过程。结果四组生物陶瓷支架宏观结构统一、孔径大小均一,孔隙率在62%-65%之间。扫描电镜观察微观结构变化,随DIO中的BG含量增加,力学强度逐渐增强,由DIO（1150℃）的~12.3 MPa增加到DIO/10BG（1150℃）的~19.4 MPa,而当烧结温度升高到1250℃时,DIO/10BG（1250℃）支架抗压强度下降到~11.1 Mpa,较DIO/10BG（1150℃）下降了约42%（p＜0.05）。体外浸泡实验结果显示,通过添加生物玻璃可加速DIO生物陶瓷的降解速率,但到8周后各组支架的降解速率均在一个较低的水平。体外离子释放实验结果示,经生物玻璃改性后,透辉石基生物陶瓷支架可稳定释放微量Cu离子。结论本研究采用直写式3D打印技术成功制备出孔隙结构精密、贯通的透辉石基多孔生物陶瓷支架材料。在1150℃烧结温度下,通过混合5%或10%生物活性玻璃助烧,进一步提高了多孔支架的力学强度,保证了支架的结构稳定性,且支架体外降解缓慢,并能释放出微量生物活性Cu离子。第四部分:透辉石基生物陶瓷杀菌性能及其3D打印多孔支架的血管化性能评估目的通过体外抗菌实验评估DIO/x BG生物陶瓷的杀菌性能,通过新西兰兔背肌包埋实验评估3D打印DIO/x BG支架材料的生物相容性及体内成血管性能。方法将革兰阳性的金黄色葡萄球菌与革兰阴性的铜绿假单胞菌接种在四组生物陶瓷材料表面,与材料共培养4,8,12小时后,检测细菌活性,计算材料的杀菌率。通过扫描电镜观察在陶瓷材料表面生长的细菌形态,通过X射线光电子能谱分析材料表面元素。选取8只雄性新西兰大白兔,在背部肌肉中分别植入DIO（1150℃）,DIO/5BG（1150℃）,DIO/10BG（1150℃）,DIO/10BG（1250℃）四组支架材料,植入后2周及6周后将材料取出,通过组织学切片染色,镜下观察支架血管化程度,定量计算支架内血管生长数量。结果抗菌实验结果示,对于革兰阳性的金黄色葡萄球菌,DIO/5BG与DIO/10BG生物陶瓷片均表现出优异的杀菌效果,在共培养4小后,对数杀菌率大于2（＞99%）,而纯DIO随着共培养时间延长,杀菌效果由~1.05降低至~0。对于革兰阴性的铜绿假单胞菌,DIO/10BG比DIO/5BG表现出更高的杀菌效果,而纯DIO组的对数杀菌率随时间延长逐步降低。体内血管化实验结果示,DIO/5BG（1150℃）与DIO/10BG（1150℃）组血管数量相近,且都显著高于纯DIO,DIO/10BG（1250℃）组在2周及6周均表现出最高的血管数量。结论生物活性玻璃助烧后的透辉石生物陶瓷,随玻璃含量的增加,杀菌性能进一步提高。DIO/10BG多孔透辉石基生物陶瓷在新西兰兔背肌包埋实验中,表现出良好的生物相容性及优异的血管化性能。该改性的透辉石基多孔生物陶瓷支架或可成为一种具有潜力的眼座植入材料。