【项目介绍】可发育生物陶瓷骨支架三维精准打印工艺及装备

　　可发育生物陶瓷骨支架的3D打印仿生骨骼技术为临床骨科诊疗带来了革命性变革。该技术克服了金属3D打印植入物不可生长发育、无法参与新陈代谢、机械性能永久恒定等诸多缺陷，避免了二次手术给病患带来的痛苦。项目针对生物陶瓷骨支架建模、粘结工艺、细胞定点打印等技术的研究，通过精准控制粘结剂、细胞等生物材料的协同喷洒和铺放，实现了骨支架微-宏拓扑结构、力学梯度、功能梯度的个性化制备。所制备的骨支架具备参与人体新陈代谢、自动降解以及引导骨组织细胞重组发育等特性。

　　项目主要成果如下：

　　1）微/宏结构的个性化仿生设计技术。发明了可发育生物陶瓷仿生骨支架模型的构建方法，丰富了骨骼微孔结构设计数据，有效支撑人工骨支架结构建模，解决了传统方法中微观孔结构不可控的缺陷，实现了骨支架模型个体差异性的个性化设计，确保了可发育生物陶瓷骨支架3D精准打印模型数据的准确性。

　　2）可发育生物陶瓷骨支架的粘结技术及设备。发明了可发育生物陶瓷骨支架的三维精准打印方法及设备，提出了基于生物陶瓷粉体材料常温粘结工艺的骨支架三维精准打印技术，攻克了生物陶瓷粉末材料的粘结工艺难题，实现了结构/功能一体化可发育生物陶瓷骨支架的制造。

　　3）可发育生物陶瓷骨支架细胞的定向贴壁生长技术及设备。发明了细胞、蛋白等生物材料的定点按需打印技术及设备，攻克了细胞、蛋白等生物材料的定点定量打印技术，实现了可发育生物陶瓷骨支架表面及内部微细孔道结构中细胞的均匀定向贴壁生长，缩短50-70%植入骨支架体外培养时间。

　　4）多场耦合多孔材料渗透率测量技术及设备。发明了多孔骨支架多场耦合渗透率测量技术及设备，克服了多因素复杂环境下多孔材料渗透率测量不精确的缺陷，实现了耦合场下多孔骨支架渗透率的精准测量。

　　项目结合可降解生物陶瓷材料与生物增材制造技术，突破了生物陶瓷的常温粘结工艺，带动了可发育生物陶瓷骨支架三维精打印工艺及装备的研发。获得授权发明专利16项，软著8项，所制备的可发育生物陶瓷术前诊断模型己成熟应用于第四军医大学西京医院、北京大学第三医院、积水潭医院等医疗机构，显著减少了医生对临床经验的过度依赖，减少了麻醉药的用量和手术失血，提髙了手术的成功率。此外，生物陶瓷骨支架的常温制造工艺奠定了植入式活性骨支架的工艺基础。（来源：陕西省科学技术协会）