傳統(tǒng)的骨缺損治療如鈦植入物和自體骨移植在治療大骨缺損時存在局限性，這使得周圍的骨組織容易受到損傷。為了解決這些問題，BioStruct項目正在研究一種生物可吸收的植入物，以實現(xiàn)更加友好的骨愈合方式。

△德國亞琛工業(yè)大學(xué)開發(fā)的3D打印鋅鎂合金，PLA制成的下頜骨模型與ZnMg制成的缺陷匹配植入物相結(jié)合

2023年3月20日，南極熊獲悉，作為BioStruct項目的一部分，德國亞琛工業(yè)大學(xué)正在研究一種用于晶格結(jié)構(gòu)的新型鋅鎂合金組合。他們認為激光束粉末床熔合（PBF-LB）是唯一能夠生產(chǎn)這種結(jié)構(gòu)的工藝。

△使用PBF-LB技術(shù)制造的鋅鎂合金晶格結(jié)構(gòu)，柱子直徑為200 μm

激光束粉末床融合，患者特異性植入物的新希望？

激光束粉末床熔合為植入物開辟了新的設(shè)計選項，可以滿足特定患者的需求，如應(yīng)用部位的機械應(yīng)力和腐蝕行為。采用晶格結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，根據(jù)指定要求以參數(shù)化方式創(chuàng)建晶格單元的幾何形狀和排列。生成的晶格結(jié)構(gòu)根據(jù)骨缺損的位置進行定制，并為使用 PBF-LB技術(shù)生產(chǎn)做好準備。

科學(xué)家們在研究中通過向鋅中添加少量鎂，實現(xiàn)了晶粒的細化和有針對性的微觀結(jié)構(gòu)調(diào)整。他們使用鋅鎂合金制造了第一個晶格結(jié)構(gòu)，作為顎骨植入物的演示，具有有效性和可重復(fù)性。演示器中使用的晶格結(jié)構(gòu)的柱子直徑為200 μm。

BioStruct項目的研究成果將應(yīng)用于生產(chǎn)植入物，并基于從鋅鎂合金植入物的生產(chǎn)和生物相容性中獲得的知識進行設(shè)計。此外，設(shè)計過程也將被優(yōu)化和自動化。

可以概括的說，德國亞琛工業(yè)大學(xué)團隊正在創(chuàng)建一個特定于材料和后處理的數(shù)據(jù)庫，以及一個特定于應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)庫，以自動將患者和生產(chǎn)相關(guān)的需求整合到設(shè)計過程中。項目的首要目標是生產(chǎn)定制的、可生物吸收的植入物，以滿足患者的特定要求并允許使用更溫和的治療方法。

△代爾夫特研究人員使用多孔鐵3D打印可生物降解的骨植入物

通過3D打印技術(shù)在骨植入物方面取得進展

代爾夫特理工大學(xué)的工程師使用基于擠出的3D打印技術(shù)，制造了多孔鐵制的可生物降解植入物，具有替代骨骼的巨大潛力。這些臨時植入物可以被身體吸收，有助于減輕長期炎癥的風險，并允許設(shè)計和制造治療關(guān)鍵骨缺損的多孔結(jié)構(gòu)。

△科學(xué)家們研究出如何使用3D打印機和含有活細胞的凝膠狀材料來打印類骨結(jié)構(gòu)

同時，澳大利亞新南威爾士大學(xué)（UNSW）的研究人員創(chuàng)造出一項新技術(shù)，可以3D打印由活細胞組成的仿骨結(jié)構(gòu)，潛在應(yīng)用于骨組織工程、疾病建模和藥物篩選。該技術(shù)使用陶瓷基墨水，可以直接擠出到受影響區(qū)域，以促進軟骨和骨缺損的原位重建。這項發(fā)現(xiàn)由Kristopher Kilian 副教授和UNSW化學(xué)學(xué)院的Iman Roohani博士合作發(fā)現(xiàn)，并可以在室溫下打印出充滿細胞的“骨骼”。