近日，西北工业大学汪焰恩传授团队的3D打印活性仿生骨手艺取得冲破性进展，团队研制的3D打印活性仿生骨能够做到与天然骨的成份、构造、力学机能达到高度一致。动物活体试验显露，该手艺制造的仿生骨可在生物体内“发育”，还能让自体细胞在人造骨中生长，最终将人造骨与天然骨很好地生长在一路，融入动物体内情况。今朝，该团队已把握3D打印仿生骨、软骨和皮肤的手艺。
骨缺损是骨科临床最常见的疾病之一。据统计，我国每分钟就有7人因交通事变导致严重伤残，每年约有1000多万骨缺损患者。骨缺损修复重建一向是国际临床难题。传统金属、高分子材料存在仿生构造弗成控、力学机能不成家、生物相容性差、无发育功能、活动错位、磨损等术后并发症。尤其是没有生物学活性的假体，无法在人体内发育，不克与天然骨精巧地融合，需要二次手术修复。
为了战胜这项难题，科学家进行了不懈起劲。跟着3D打印手艺的显现，以生物陶瓷为材料的3D打印骨，成为公认最为幻想的骨填充材料。近年来，国外研究机构研发了3D打印生物陶瓷骨植入医疗工具。然而，该手艺因采用酸性粘结剂和功能梯度，仍未实现陶瓷骨的完全降解，在植入后会给患者带来猛烈痛苦等副感化。
2004年，照样西工大一名博士研究生的汪焰恩，就为本身立下了“研制人造骨3D打印手艺及装备”的方针。对于这一设法的源起，汪焰恩坦言：“我母亲的腿有残疾，其时我只是纯真进展能经由本身的起劲治愈妈妈。”每当看着动作不变的母亲，他老是稀奇心疼。
因为传统陶瓷骨与天然骨的各项机能仍有较大差别，不克实如今动物体内的精巧发育。为解决这一问题，汪焰恩首先从打印材料下手。羟基磷灰石是今朝世界通用的仿人骨材料，然而，若何将粉末状的羟基磷灰石粘合起来，一向是个难题。国外就是因为采用了酸性粘结剂，而给被植入者带来术后疼痛。
汪焰恩说：“或许在搞化学的人看来，找到一种可以粘结羟基磷灰石的材料非常简洁，然则，当这个问题一旦限制在3D打印和在人体上应用时，就变得非常复杂了。”
首先，粘结剂大多是粘稠和外观张力大的有机化合物，若何让其经由直径只有20μm（微米）近似于头发丝那么细的打印机喷嘴，成为最大的难题。同时，这种粘结剂还要能被动物甚至人体情况所接管。
为了找到这种合适的粘结剂，汪焰恩共试验了上百种分歧的方案，用坏的喷嘴装满了好几个大箱子。终于，他找到了一种酸碱度雷同于生物体情况，且性质精巧不会堵塞喷嘴的粘合剂。
经由多年索求，汪焰恩和他的团队已经能将羟基磷灰石、粘合剂、细胞液、卵白液（生长因子）等按照分歧个别的骨骼性质，对打印材料进行科学配比，从而打印最适合被植入个别的人造仿生骨。
天然骨不光外观形态非常不划定，并且其内部构造也对照复杂，分歧部位的密度纷歧。想要让人造骨在构造上模拟天然骨，是极具挑战的。
汪焰恩发现了活性生物陶瓷仿生骨3D打印手艺，解决了“怎么打”的问题。首先，行使激光对被打印对象进行片层扫描，还原对象的宏观和微观构造。在配比材料、铺粉打印环节。传统3D打印的材料单一、密度一致、粉体单一、铺粉平均，难以知足仿生骨的打印需求。汪焰恩不光研制了一套打印掌握系统，还霸占了打印的要害机械手艺，实现了仿生打印的构造复杂、密度不均、复合粉体和非均一铺粉。这套设备独创的常温压电超微雾化喷洒手艺，冲破了细胞液、卵白液喷洒速度、喷洒量难以精美掌握的手艺瓶颈，处于国际进步水平。
同时，团队还竖立了仿生骨与天然骨渗透率检测设备，实现了仿生骨发育能力轻便、快速、客观的评估。动物试验表明，仿生骨在植入动物受体体内后，可以很好地发育，也就是经由受体的新陈代谢，使自体细胞在人造骨中生长，并最终完全长成自体骨。在西北工业大学与中国人民..空军军医大学（后建简称空军军医大学）的结合动物试验中，尚未发现排异回响的案例。
“从今朝的试验来看，我们还不克明确指出仿生骨在受体体内会发生哪些副感化。这或者需要长时间的跟踪研究，才能有所发现。”汪焰恩的话语中布满了科学的严谨。
经由检测，该3D打印活性仿生骨与自然骨成份、构造、力学等机能达到高度一致。与其他雷同3D打印手艺比拟，具有显着的手艺优势。
据悉，其团队已经把握了仿生骨、软骨和皮肤的3D打印手艺。“下一步，我们将持续索求真皮层中汗腺、毛囊、皮脂腺等构造的不乱打印手艺，做到与天然皮肤非常接近。”团队成员魏庆华说。今朝，在3D打印兔子皮肤的植入试验中，仿生皮肤比自体皮肤愈应时间短25%。
