基于3D打印聚羟基脂肪酸酯支架的脂肪移植技术：提升软组织修复保留率与代谢功能新策略

　　本研究创新性利用3D打印聚羟基脂肪酸酯（PHA）支架增强脂肪移植存活率，通过促进血管生成、调控巨噬细胞向M2表型极化、减轻氧化应激并优化线粒体功能等多重机制，显著改善大体积脂肪移植的长期形态维持。其降解产物3-羟基丁酸（3HB）可激活ADSCs的Nrf2/AMPK通路，为软组织重建提供新型生物材料解决方案。

　　

Highlight

本研究重点探讨3D打印PHA支架通过多重协同机制显著提升脂肪移植存活率：①促进新生血管形成，改善移植区血供；②诱导巨噬细胞向抗炎M2表型极化，优化免疫微环境；③降低活性氧（ROS）水平，减轻氧化损伤；④增强线粒体膜电位（ΔΨm）和生物合成，提升能量代谢效率。此外，支架降解产物3-羟基丁酸（3HB）直接激活ADSCs的Nrf2/ARE抗氧化通路和AMPK线粒体功能调控通路，证实PHA在脂肪组织工程中具有临床转化潜力。

Section snippets

Fabrication of 3D-printed PHA scaffolds

3D打印PHA支架由普华生物技术有限公司采用130-200°C挤出温度制备。干燥PHA颗粒经3D线材生产系统进行热加工挤出后，在150-200°C热水浴中固化成型，最终通过Bambu Lab X1系列3D打印机在180-230°C温度下完成打印。

Mechanical properties and structural characterization of PHA scaffolds

（此部分内容原文未提供详细描述）

Mechanical properties and structural characterization of 3D PHA scaffolds

选用含3HB和14 mol% 4HB单体的PHA材料，其兼具强度与柔韧性特性。通过CAD模型设计的支架具有交错互连结构（图1A），有效分区内部空间以促进营养交换并减少细胞剪切应力。支架底部半径8 mm，凸度8.5 mm，干重345±5 mg，排水法测得总体积为0.945±0.005 cm3，呈现多孔结构（孔径300-500 μm，孔隙率85%）。压缩测试显示弹性模量为3.5±0.3 MPa，屈服强度0.3±0.05 MPa，断裂伸长率48±5%，表明其具备适合软组织支撑的机械性能。

Discussion

软组织缺损对患者心理和生活质量造成重大影响，其功能性重建一直是整形外科的核心难题。本研究首次将PHA材料系统应用于脂肪组织工程，发现3D打印PHA支架不仅能提供临时机械支撑，更通过生物活性降解产物3HB调控细胞代谢——激活Nrf2通路增强抗氧化能力，通过AMPK通路促进线粒体生物发生（mitochondrial biogenesis），并诱导白色脂肪向米色脂肪转化（beige adipogenesis）。这种多维度作用机制为大体积脂肪移植提供了创新性解决方案。

Conclusion

本研究证实3D打印PHA支架通过促进血管生成、改善免疫微环境、减少ROS生成及增强线粒体功能等多重机制，显著提高脂肪移植存活率和脂肪组织再生能力。PHA材料具有良好的生物相容性，其降解产物3HB对ADSCs能量代谢的积极调控作用，进一步凸显了其在软组织工程领域的巨大应用潜力。