近日，中國科學院深圳先進技術研究院醫(yī)藥所阮長順、潘浩波和哈爾濱工業(yè)大學交叉協(xié)作，提出一種可用于擠出式3D打印的仿天然骨組織“松質(zhì)骨-皮質(zhì)骨”徑向連續(xù)孔隙調(diào)控的骨組織工程支架構筑策略，將分形學理論結(jié)合骨組織工程支架生物制造中，克服了傳統(tǒng)擠出式3D打印技術難以實現(xiàn)徑向梯度孔隙結(jié)構的困難。

　　臨界骨缺損修復作為骨科面臨的主要問題之一，嚴重影響人們的健康和生活質(zhì)量。人體天然骨組織由高孔隙率的松質(zhì)骨和低孔隙率的密質(zhì)骨組成，具有緊密的徑向梯度結(jié)構。實現(xiàn)骨植入修復材料具有天然骨組織徑向梯度結(jié)構一直是骨組織工程研究領域的難點。擠出式3D打印，因操作簡單、可用材料范圍廣、易于細胞打印等優(yōu)點得到廣泛應用。

　　該研究受分形理論的啟發(fā)，基于科赫雪花的迭代規(guī)則設計、定義了分形支架的分形曲線的單元線條，將分形單元線條進行圓周陣列得到分形層，并設計圓環(huán)層使其在擠出式3D打印堆積成型的過程中與分形層相互支撐。為參數(shù)化構建徑向梯度骨組織工程支架，該研究還搭建了“設計—分析—制造”的工作流。研究表明，所構建的仿生徑向梯度支架在孔隙結(jié)構、滲透性能、機械性能等方面展現(xiàn)優(yōu)異的梯度特征。

　　相關成果發(fā)表在Research上。研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中科院青促會、廣東省及深圳市基礎研究等項目資助。

仿生徑向梯度骨組織工程支架的設計示意圖