骨缺損是骨科臨床最常見(jiàn)的疾病之一。我國每分鐘就有7人因交通事故導致嚴重傷殘，每年約有1000多萬(wàn)骨缺損患者。骨缺損修復重建一直是國際臨床難題。西北工業(yè)大學(xué)汪焰恩教授團隊近日在英國《聚合物》（Polymer）雜志發(fā)表論文稱(chēng)，他們研制的3D打印活性仿生骨可在生物體內“發(fā)育”，做到與自然骨的成份、結構、力學(xué)性能達到高度一致，已經(jīng)到了“以假亂真”的程度！科技日報記者近日深入西北工業(yè)大學(xué)一探究竟。
最核心的技術(shù)在于“仿生”
“傳統金屬、高分子材料存在仿生結構不可控、力學(xué)性能不匹配、生物相容性差、無(wú)發(fā)育功能、運動(dòng)錯位、磨損等術(shù)后并發(fā)癥。尤其是沒(méi)有生物學(xué)活性的假體，無(wú)法在人體內發(fā)育，不能與自然骨良好地融合，需要二次手術(shù)修復。”見(jiàn)到記者，汪焰恩教授開(kāi)口就如此坦言。
汪焰恩團隊研制的3D打印仿生骨，最核心的技術(shù)就在于“仿生”。由于傳統陶瓷骨與自然骨的各項性能仍有較大差異，不能實(shí)現在動(dòng)物體內的良好發(fā)育。為解決這一問(wèn)題，汪焰恩首先從打印材料入手。羥基磷灰石是目前世界通用的仿人骨材料，然而，如何將粉末狀的羥基磷灰石黏合起來(lái)，一直是個(gè)難題。國外就是因為采用了酸性黏結劑，而給被植入者帶來(lái)術(shù)后痛苦。黏結劑大多是黏稠和表面張力大的有機化合物，如何讓其通過(guò)直徑只有20微米、近似于頭發(fā)絲那么細的打印機噴嘴，成為的難題。同時(shí)，這種黏結劑還要能被動(dòng)物乃至人體環(huán)境所接受。為了找到這種合適的黏結劑，汪焰恩共試驗了上百種不同的方案，用壞的噴嘴裝滿(mǎn)了好幾個(gè)大箱子。終于，他找到了一種酸堿度類(lèi)似于生物體環(huán)境，且性質(zhì)良好不會(huì )堵塞噴嘴的黏合劑。
經(jīng)過(guò)多年探索，汪焰恩和他的學(xué)生已經(jīng)能將羥基磷灰石、黏合劑、細胞液、蛋白液（生長(cháng)因子）等按照不同個(gè)體的骨骼性質(zhì)，對打印材料進(jìn)行科學(xué)配比，從而打印最適合被植入個(gè)體的人造仿生骨。
自體細胞在人造骨中生長(cháng)
自然骨不僅外觀(guān)形態(tài)非常不規則，而且其內部結構也比較復雜，不同部位的密度不一。想要讓人造骨在結構上模仿自然骨，是極具挑戰的。汪焰恩發(fā)明了活性生物陶瓷仿生骨3D打印技術(shù)，解決了“怎么打”的問(wèn)題。
在配比材料、鋪粉打印環(huán)節，傳統3D打印的材料單一、密度一致、粉體單一、鋪粉均勻，難以滿(mǎn)足仿生骨的打印需求。汪焰恩不僅研制了一套打印控制系統，還攻克了打印的關(guān)鍵機械技術(shù)。這套設備獨創(chuàng )的常溫壓電超微霧化噴灑技術(shù)，突破了細胞液、蛋白液噴灑速度、噴灑量難以精細控制的技術(shù)瓶頸，處于國際先進(jìn)水平。
動(dòng)物試驗表明，仿生骨在植入動(dòng)物受體體內后，能夠很好地發(fā)育，也就是通過(guò)受體的新陳代謝，使自體細胞在人造骨中生長(cháng)，并最終完全長(cháng)成自體骨。
在西北工業(yè)大學(xué)與中國人民解放軍空軍軍醫大學(xué)的聯(lián)合動(dòng)物試驗中，尚未發(fā)現排異反應的案例。
經(jīng)過(guò)檢測，該3D打印活性仿生骨與天然骨成份、結構、力學(xué)等性能達到高度一致。與其他類(lèi)似3D打印技術(shù)相比，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。
汪焰恩透露：“下一步，我們將繼續探索真皮層中汗腺、毛囊、皮脂腺等結構的穩定打印技術(shù)，做到與自然皮膚非常接近。”目前，他們在3D打印兔子皮膚的植入試驗中，仿生皮膚比自體皮膚愈合時(shí)間短25%。未來(lái)，也許這項技術(shù)能為骨缺損、皮膚損傷等患者帶來(lái)治愈希望。
點(diǎn)擊下圖，觀(guān)眾預登記成功送20元話(huà)費
合作咨詢(xún)
肖女士
021-33392297
Kelly.Xiao@imsinoexpo.com
2006-2025 上海博華國際展覽有限公司版權所有（保留一切權利）
滬ICP備05034851號-57
