新南威尔士大学研发出新型3D打印骨植入物

打印派   2026-01-14 09:24:07

据新南威尔士大学(UNSW)报道,该校研究团队近日开发出一种新型3D打印植入物,有望彻底改变骨折与骨损伤的治疗方式,使个性化可降解植入物的临床应用迈出关键一步。

这种被称为"骨支架"的植入物是一种植入体内的微型多孔结构,能够引导受损骨骼再生。它如同临时脚手架,为细胞提供附着、生长及组织重建的支撑平台。当骨骼愈合完成后,支架可安全降解,免除了二次手术取出的必要。

传统支架多采用简单重复的规则结构,难以反映真实骨骼的复杂性。而由博士生考希克·拉吉·派拉领衔的研究团队另辟蹊径,运用具有随机不规则图案特征的概率性点阵结构,更精确地模拟了骨骼内部构造。团队选用医疗领域常用的可降解聚合物聚乳酸(PLA)作为打印材料,并通过精确校准打印温度与回抽参数,成功解决了材料下垂和拉丝等常见3D打印缺陷。

"骨骼损伤部位各异,其内部结构也随身体部位不同而变化,"考希克解释道,"我们试图验证匹配这些天然结构能否促进骨骼修复。核心思路是提取现有骨骼的微观模式,探索通过3D打印实现结构重建的可能性。"

研究人员设计了具有纵向、横向、对角线等不同内部梯度方向的支架,系统测试了各结构在应力下的力学响应。结果显示:相较于缓慢受压,支架在突发冲击载荷下表现更优,能快速吸收能量,且不同设计会呈现差异化的断裂模式。

新南威尔士大学研发新型3D打印骨植入物——推动个性化可降解植入物迈向现实

"在快速载荷作用下,材料会表现出更明显的脆性特征,但同时能量吸收效率更高。这对于跌倒或事故等实际场景具有重要意义,"考希克补充道。

除力学性能外,支架在流体渗透性方面也展现出良好前景——血液与营养物质能否顺畅流经支架内部,直接关系到细胞生长与组织再生效果。

"我们发现某些特定设计能同时实现优异的力学强度与流体通过性。这表明可以根据不同骨骼的受力特点定制植入物,"考希克强调,"借助3D打印技术,支架完全可以实现患者与伤情的个性化匹配。"

澳大利亚首都地区等区域对创新骨修复技术的需求尤为迫切,当地已有超过9.8万人受骨骼健康问题困扰。根据澳大利亚骨骼健康组织的报告,仅2025年该地区预计将发生2900余例骨折病例,直接医疗费用将超过7300万澳元。

"这些数据凸显了骨质疏松症及骨折相关损伤日益加剧的社会负担,也印证了开发3D打印骨支架等更安全、高效治疗方案的重要性,"考希克指出。

虽然该技术尚未进入临床应用阶段,但研究团队充满信心。目前仍需进行生物测试、长期研究及监管审批。团队同时正在探索将该设计理念拓展至软骨与软组织支架领域,预计五年内可启动早期临床试验。

"可降解支架很可能在降低医疗风险与整体治疗成本方面发挥关键作用,"考希克展望道,"我们正在朝着更安全、更个性化、能与人体协同工作的植入物方向迈进。"


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