西工大3D打印活性仿生骨可在生物体内发育

据西安晚报报导，西北工业大学机电学院的汪焰恩教授探寻了一条生物医疗3D打印机的新路径，将3D打印机技术运用于3D打印机活性仿生骨领域。在目前的动物试验中，所制作的3D打印机活性仿生骨可以做与大自然骨的成份、结构、力学性能超过高度一致。动物活体试验表明，该技术生产的仿生骨可在生物体内“发育”。打印机仿生骨仅次于的难题在于“活性”打印机仿生骨，仅次于的难题就在于“活性”，如何做与原生骨高度相近，如何能与生物体“极致相容”，甚至替代原生骨的功能？这为这项技术明确提出了极大的难题，也是科学家极力探寻的关键。

在目前的动物试验中，汪焰恩教授所制作的3D打印机活性仿生骨可以做与大自然骨的成份、结构、力学性能超过高度一致，甚至可以“以假乱真”！动物活体试验表明，该技术生产的仿生骨可在生物体内“发育”，甚至使自体细胞在人造骨中生长，最后将人造骨与大自然骨很好地生长在一起，较好带入动物体内环境。这项技术的主要参数指标目前早已正处于先进设备水平！未来3D打印机人造骨或为骨缺损化疗带给新希望骨缺损是骨科临床最少见的疾病之一。骨缺损修缮修复仍然是国际临床难题。

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。为了解决这项难题，科学家展开了不懈努力。随着3D打印机技术的经常出现，以生物陶瓷为材料的3D打印机骨，沦为普遍认为尤为理想的骨填满材料。

生物医疗3D打印机跟上于上世纪90年代，由美国科学家首先明确提出。近年来，国外研究机构研发了3D打印机生物陶瓷骨植入医疗器械。然而，该技术因使用酸性粘结剂和功能梯度，仍并未构建陶瓷骨的几乎水解，在植入后会给患者带给剧烈疼痛等副作用。据理解，在国内，目前此项研究（还包括西工大3D打印机仿生骨技术在内）基本仍停留在动物实验阶段，因此，3D打印机陶瓷骨离临床应用于，还有一段距离。

期望通过自己的希望医治母亲腿伤2004年，还是西工大一名博士研究生的汪焰恩，就为自己立功了“研制人造骨3D打印机技术及装备”的志向。对于这一点子的源起，汪焰恩坦言：“我母亲的腿有残疾，当时我只是全然期望能通过自己的希望医治妈妈。”每当看著行动恒定的母亲，他总是尤其难过。

从基础理论的探寻，到粘合剂的自由选择和打印机材料的用料，再行到仿生骨生物活性的研究；从打印机的结构设计，到硬件研发和控制系统；从动物实验，到检测设备的研发。汪焰恩用15年的时间，从一个生物3D打印机的门外汉到2020-03-30 的专家，走进了一条从理论研究到应用于探寻的新路径。

让人造骨“活”一起汪焰恩团队研制的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黏合一起，仍然是个难题。国外就是因为使用了酸性粘结剂，而给被植入者带给术后伤痛。汪焰恩说道：“或许在做化学的人显然，寻找一种需要粘合羟基磷灰石的材料非常简单，但是，当这个问题一旦限定版在3D打印机和在人体上应用于时，就显得出现异常简单了。

”首先，粘结剂大多是黏稠和表面张力大的有机化合物，如何让其通过直径只有20μm（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，这种粘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粘结剂，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粘合剂。经过多年探寻，汪焰恩和他的学生早已能将羟基磷灰石、粘合剂、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干材料。

发明者活性生物陶瓷仿生骨3D打印机技术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。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，构建了仿生打印机的结构复杂、密度失衡、填充粉体和非皆一铺粉。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。

同时，团队还创建了仿生骨与大自然骨渗透率检测设备，构建了仿生骨发育能力简单、较慢、客观的评估。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，可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。

“从目前的试验来看，我们还无法明确指出仿生骨在受体体内不会产生哪些副作用。这有可能必须长时间的追踪研究，才能有所找到。”汪焰恩说道。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。另据汪焰恩教授透漏，团队早已掌控了仿生骨、软骨和皮肤的3D打印机技术。“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。

”团队老师魏庆华说道。目前，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％。从动物实验到临床应用于，3D打印机仿生骨和皮肤还有很长很长的路要回头。现在，汪焰恩教授正在与空军军医大学展开合作，双方联合探寻3D打印机活性仿生骨等的应用于。

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