科學家3D打印出珊瑚仿生骨移植替代品，僅需2-4周即可長出新骨

2024年12月8日，南極熊獲悉，來自斯旺西大學的研究人員受到珊瑚的啟發(fā)，開發(fā)出了一種革命性的 3D 打印骨移植替代品，這種替代品在修復后可在體內自然溶解。

這項研究由斯旺西大學醫(yī)學院的夏志道博士領導，與科學與工程學院的同事和幾位外部合作伙伴合作，已獲得專利并以題為“Rapid assessment of the osteogenic capacity of hydroxyapatite/aragonite using a murine tibial periosteal ossification model”的論文發(fā)表在《生物活性材料》雜志上。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.11.025

骨折、腫瘤和不愈合損傷等疾病引起的骨缺損是全球范圍內導致殘疾的主要原因之一。傳統(tǒng)上，醫(yī)生使用患者自己的骨頭（自體移植）或捐贈的骨頭（同種異體移植）來填補這些缺口。然而，這些方法面臨著諸多挑戰(zhàn)，包括供應有限、感染風險和道德問題。

研究團隊利用3D打印技術，開發(fā)出一種仿生材料，模仿珊瑚轉化骨移植替代品的多孔結構和化學成分，與人體骨骼近乎完美地融合，并具有多種優(yōu)勢，包括僅在2至4周內就能長出新骨；能夠與機體完美整合，材料在增強再生后6至12個月內自然降解，只留下健康的骨骼；并且大批量生產(chǎn)時具有成本效益。

△用于快速評估成骨作用的鼠類動物模型

△實驗設計

在臨床前體內研究中，該材料顯示出顯著的效果——在 3-6 個月內完全修復骨缺損，甚至在 4 周內觸發(fā)一層新的強壯、健康的皮質骨的形成。

目前市場上大多數(shù)合成骨移植替代品的性能都無法與天然骨相媲美——要么溶解時間過長，要么整合性不佳，要么引起炎癥等副作用。這種新材料通過在結構和生物行為上與天然骨非常相似來克服這些問題。

夏博士說：“我們的發(fā)明彌補了合成替代物和供體骨骼之間的差距。我們已經(jīng)證明，3D打印技術有可能創(chuàng)造出一種安全、有效且可擴展的材料來滿足全球需求。這可能會結束對供體骨骼的依賴，并解決骨移植中的道德和供應問題?！?/div>

△左圖：植入體內 4 周的 3D 打印材料圖像。照片使用掃描電子顯微鏡拍攝。圖片來源：夏志道博士。右圖：珊瑚照片。圖片來源：Jesus Cobaleda。

這樣的創(chuàng)新不僅有望改善患者的生活質量，還可以降低醫(yī)療成本并為生物醫(yī)學行業(yè)提供新的機遇。

斯旺西大學團隊目前正在尋求與公司和醫(yī)療保健組織合作，將這項改變生活的技術帶給世界各地的患者。此項研究由英國斯旺西大學、中國華中科技大學、中國襄陽市中心醫(yī)院、美國約翰霍普金斯大學醫(yī)學院、英國牛津儀器納米分析公司、加拿大麥吉爾大學、英國開放大學、美國羅切斯特大學、英國牛津大學和英國謝菲爾德大學共同完成。