研究人员原位打印可生物降解骨植入物，用于修复临界尺寸骨缺损

2025年9月6日，南极熊获悉，韩国成均馆大学、高丽大学和麻省理工学院（MIT）的联合研究团队研制出定制化的骨植入物，可使用类似胶枪的设备熔化塑料粘合剂，直接提取骨植入物，用于患者的骨折或缺损部位。

研究成果以题为“In situ printing ofbiodegradable implant for healing critical-sized bone defect”的论文发表在国际期刊《设备》（Devices）上。这种方法已在兔子实验中被证明安全有效，并有望在未来扩展到人体临床试验。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.device.2025.100873

过去，骨骼损伤时，医生会植入金属假体或捐赠的骨骼。近年来，人们也开始使用3D打印机创建三维骨组织。然而，如果骨折区域不规则或结构复杂，则需要预先扫描、建模和制造流程才能定制植入物。这会增加时间和费用，并降低手术效率。捐赠骨骼还存在感染或免疫排斥的风险。

研究人员在原位打印骨移植材料。定制的骨植入物可直接提取，用于患者的骨折或缺损部位。主导这项研究的成均馆大学全球生物医学工程系李正承教授表示：“这项研究的想法是从实际医生的意见中得到的。”医生们提到，即使事先用3D打印技术制作植入物，在手术中打开时，它们往往无法与缺损区域很好地贴合，因此需要进行额外的处理。

研究团队设计了一种可在手术部位直接打印植入物的装置，采用一种长丝，混合了有助于骨再生的羟基磷灰石 (HA) 和可在体内安全分解的塑料聚己内酯 (PCL)。PCL 的熔点仅为 60 摄氏度，因此可在手术中安全使用，且不会损伤周围组织。此外，熔化的 PCL 还能流入骨缝，填补不规则的骨折区域，使其无缝隙。通过调整纤维丝的 HA 比例，硬度和强度也可根据情况进行调整。

研究团队表示，医生可以像握胶枪一样握住植入物打印设备，并在几分钟内将材料堆叠到所需的方向和深度，以适应骨折的形状。这使得无需复杂的CT（计算机断层扫描）或建模和处理程序，就可以创建完美贴合的定制骨植入物。

研究团队还添加了预防感染的功能。他们将抗生素成分万古霉素和庆大霉素添加到纤维丝中，使其能够在术后数周内逐渐释放。因此，与服用或注射抗生素相比，骨骼周围感染的风险显著降低，同时副作用和耐药性的风险也更低。

将这项技术应用于兔子股骨（大腿骨）骨折， 12周内骨骼快速再生，且未出现感染或组织坏死。研究团队解释说：“它在骨表面积和强度等关键指标上优于现有的骨水泥。此外，打印的骨替代物会随着时间的推移逐渐分解，使新骨自然填充空间。”

李教授表示：“我们可以在手术室实时制作和应用骨植入物，这可以缩短手术时间并提高准确性。我们计划在未来添加各种功能，以扩大应用范围。”不过，他指出，要实现商业化，还需要在猪和人类等大型动物身上进行测试。