大鼠半节段骨干缺损模型，用于评估承重区域骨替代表现

我们的目标是建立一个可重复的股骨缺损模型，以评估承重骨材料的机械和骨质性能。主要挑战是缺乏标准化且可重复的承载缺陷模型，以实现真实的体内机械评估。开始时，将麻醉大鼠置于无菌手术台上侧卧姿势。

将大腿侧侧区域剃净至与股骨突出对齐，并用2%碘酊剂消毒皮肤，随后使用75%乙醇。使用无菌带孔的布覆盖手术部位以维持无菌。在大腿侧侧做一个两到三厘米的纵向皮肤切口。

识别股直肌和外侧股肌，用直剪仔细分开可见白色筋膜上的肌肉。然后用一次性无菌手术刀沿肌肉附着处纵向切开，以接触股骨表面。使用骨膜升降机进行钝性清扫，去除肌肉附着物，完全暴露股骨中骺。

在缺陷部位用钻头垂直向下钻，直到感受到阻力突然丧失。通过围绕初始穿透点施加受控的水平推拉运动来扩大缺陷。沿股骨轴纵向延伸，沿股径向侧延伸，逐渐形成半圆柱形缺损。

接着，将用于机械性能测试的承重3D打印聚甲基或PMMA植入物插入缺陷部位，确保紧密贴合。然后用针筒用4-0单丝缝线缝合肌肉层，确保没有过度紧张。最后，用断续缝合闭合皮肤，并用2%iota 4溶液消毒手术部位。

术后四周，显微计算机断层扫描显示植入明胶甲基丙烯酰水凝体的股骨出现凹陷缺损区域和髓质腔内广泛的异位骨化。相比之下，3D打印PMMA组中的股骨外观恢复，缺损区域由对齐的新骨支撑，髓腔内异位骨化最小化。血液毒素和嗜红染色显示，明胶甲基丙烯基在缺损中含有大量纤维组织，暗色异位骨几乎封闭了髓质腔，且无可见骨膜骨膜形成或皮层骨连续性。

在3D打印的PMMA组中，新形成的骨头填补了缺损边缘连接皮层骨的支架空隙，并被连续的骨膜骨覆盖，骨髓内无显著异位骨化。免疫荧光染色显示，在明胶甲基丙烯基的再生骨中，压电1阳性和LepR阳性细胞极少。相比之下，3D打印的PMMA组在缺损位新形成的骨中显示大量压电一阳性细胞和LepR阳性细胞。

定量分析证实，PMMA组的压电1阳性和LepR阳性细胞计数均显著高于明胶甲基丙烯组。我们的方案支持在体内机械评估植入物而无需固定，提供了一个简单且可重复的承重缺陷模型。