3D打印+仿生让人造骨在生物体内“活”起来

骨缺损是骨科临床最少见的疾病之一。我国每分钟就有7人因交通事故造成相当严重残疾，每年大约有1000多万骨缺损患者。

骨缺损修缮修复仍然是国际临床难题。西北工业大学汪焰恩教授团队近日在英国《聚合物》（Polymer）杂志公开发表论文称之为，他们研制的3D打印机活性仿生骨可在生物体内“发育”，做与大自然骨的成份、结构、力学性能超过高度一致，早已到了“以假乱真”的程度！科技日报记者近日了解西北工业大学一探到底。最核心的技术在于“仿生”“传统金属、高分子材料不存在仿生结构不高效率、力学性能不给定、生物相容性劣、无发育功能、运动错位、磨损等术后并发症。特别是在是没生物学活性的假体，无法在人体内发育，无法与大自然骨较好地融合，必须二次手术修缮。

”看到记者，汪焰恩教授开口就如此坦言。汪焰恩团队研制的3D打印机仿生骨，最核心的技术就在于“仿生”。由于传统陶瓷骨与大自然骨的各项性能仍有较小差异，无法构建在动物体内的较好发育。

为解决问题这一问题，汪焰恩首先从打印机材料应从。羟基磷灰石是目前世界标准化的仿人骨材料，然而，如何将粉末状的羟基磷灰石接合一起，仍然是个难题。国外就是因为使用了酸性黏结剂，而给被植入者带给术后伤痛。

黏结剂大多是粘稠和表面张力大的有机化合物，如何让其通过直径只有20微米、近似于头发丝那么粗的打印机燃烧室，沦为仅次于的难题。同时，这种黏结剂还要能被动物乃至人体环境所拒绝接受。为了寻找这种适合的黏结剂，汪焰恩共计试验了上百种有所不同的方案，用坏的燃烧室装进了好几个大箱子。再一，他寻找了一种酸碱度类似于生物体环境，且性质较好会阻塞燃烧室的黏合剂。

经过多年探寻，汪焰恩和他的学生早已能将羟基磷灰石、黏合剂、细胞液、蛋白液（生长因子）等按照有所不同个体的骨骼性质，对打印机材料展开科学用料，从而打印机最合适被植入个体的人造仿生骨。自体细胞在人造骨中生长大自然骨不仅外观形态十分点状，而且其内部结构也比较复杂，有所不同部位的密度不一。想让人造骨在结构上仿效大自然骨，是极具挑战的。

汪焰恩发明者了活性生物陶瓷仿生骨3D打印机技术，解决问题了“怎么打”的问题。在用料材料、铺粉打印机环节，传统3D打印机的材料单一、密度完全一致、粉体单一、铺粉均匀分布，无法符合仿生骨的打印机市场需求。

汪焰恩不仅研制了一套打印机控制系统，还攻下了打印机的关键机械技术。这套设备独有的常温压电AMD雾化倾倒技术，突破了细胞液、蛋白液倾倒速度、倾倒量无法细致掌控的技术瓶颈，正处于国际先进设备水平。

动物试验指出，仿生骨在植入动物受体体内后，需要很好地发育，也就是通过受体的新陈代谢，使自体细胞在人造骨中生长，并最后几乎生出自体骨。在西北工业大学与中国人民解放军空军军医大学的牵头动物试验中，仍未找到排异反应的案例。经过检测，该3D打印机活性仿生骨与天然骨成份、结构、力学等性能超过高度一致。与其他类似于3D打印机技术比起，具备显著的技术优势。

汪焰恩透漏：“下一步，我们将之后探寻真皮层中汗腺、毛囊、皮脂腺等结构的平稳打印机技术，做与大自然皮肤十分相似。”目前，他们在3D打印机兔子皮肤的植入试验中，仿生皮肤比自体皮肤伤口时间短25%。未来，或许这项技术能为骨缺损、皮肤受损等患者带给医治期望。

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