滑铁卢大学开发3D打印类骨材料，用于骨骼修复和重建手术

2024年9月26日，南极熊获悉，滑铁卢大学宣称，一个研究小组成功开发出一种新型生物聚合物纳米复合材料，该材料在特性上与骨组织相似，标志着3D打印技术在骨骼修复与重建领域的重大突破。这一创新为接受重大骨骼手术的患者提供了个性化治疗的新选择。

△该研究已发表在《生物医学材料研究杂志part A》，题目为“体外评估骨细胞对用于骨重建的新型3D打印纳米复合生物材料的反应”（传送门）

技术研究背景

目前，外科重建手术通常依赖于金属植入物和捐献骨骼，然而，这些材料往往无法完美匹配患者的身体结构，且存在排斥反应的风险。

为了解决这些挑战，滑铁卢大学研究小组开发的这种新型生物聚合物纳米复合材料能够通过3D打印技术定制骨移植物，满足患者的独特需求。这种创新材料不仅消除了对金属植入物的依赖，还降低了感染风险，提高了患者身体成功接受植入物的可能性。

△mSLA打印样本。（A）用于细胞培养实验的圆盘。（B）用于机械测试的狗骨样本。mSLA打印复杂结构 (C) 和不同小晶格特征 (D) 的图示，此处使用mSP10墨水

3D打印新材料推动骨组织再生研究

首席研究员、系统设计工程系教授兼新生物医学工程研究生项目主任Thomas Willett博士表示：“我们创造了一种坚固、可3D打印且具有成为新骨组织潜力的材料。借助这项技术，我们可以根据患者的特定几何形状，成功重建骨缺损。”

该材料的独特之处在于其纳米颗粒模拟了骨矿物质的成分，从而增强了材料的强度。研究团队希望，随着时间的推移，骨细胞能够在该生物聚合物纳米复合材料上生长并逐渐取代它，最终实现自然的骨组织再生。

滑铁卢大学的博士生Elizabeth Diederichs补充道：“我们目前的工作重点是提高生物聚合物纳米复合材料作为植入物的功能稳定性，以及其被活骨取代的能力。我们的目标是减少患者在接受骨重建手术后需要进行重复手术的次数。”

该团队与滑铁卢工程学院的教授、生物医学工程本科项目主任Maud Gorbet博士合作，成功进行了骨细胞兼容性测试。

Gorbet博士表示：“任何植入人体的材料都会引发生物反应。我们的测试结果表明，骨细胞对我们的生物聚合物纳米复合材料的反应优于传统材料。它们能够有效地粘附、增殖并保持其生物学特性，这令人非常兴奋。”

这项研究得到了加拿大卫生研究院的资助，研究人员正在积极寻求额外的资金支持，以进行进一步的实验和获得监管部门的批准，从而推动该技术的临床应用。