项目来了 | 用3D打印材料，给缺损的骨头“牵线搭桥”

3D打印骨骼，是哪里的骨头有缺损了，用特殊材料打印出来一个形状一样的，然后装上去就能代替缺损的那一块吗？

人的骨头虽然有再生能力，但是极有限。3D打印骨骼的主要任务，是暂时代替缺损了的骨头，并且利用3D打印特殊制造的结构进行牵线搭桥，引导周围骨细胞健康成长，最后用自身天然再生的骨骼代替3D打印骨骼。

骨头的生长，首先是新细胞形成；然后，这些细胞会产生一些特殊的有机物，成为环绕自身的基质；接着钙盐在基质里沉淀，让它们逐渐变硬，就形成了骨头。

骨骼绝对是人体组织中“硬汉”一样的存在：撑起人体的挺拔身姿，给“软弱”的脑组织和内脏提供强硬保护，和骨骼肌、肌腱、韧带、关节一起让身体动起来，此外人体的代谢、造血也都需要骨骼出一份力……

但是这位“硬汉”也有容易受伤的时候，例如骨折、骨肿瘤等，都会造成骨缺损。

骨头缺损，也就是两头的细胞之间出现了“鸿沟”，根据具体受伤部位的不同，“鸿沟”在3-5厘米以内的，细胞还能靠自己“跨”过去，然后慢慢重新长到一起；如果这个距离再大一点，细胞“跨”不过去了，就需要依靠一些辅助手段让它们“相遇”。

目前的辅助手段主要是填充。使用的填充物，有从患者自己身体里取出一些非承重部位的骨头，比如髂骨，也有从其他人体中取出的骨头，然后填充到缺失的部位。

取自己身体里的骨头来填充，听起来有点“拆了东墙补西墙”的意思，而且身体中可取的骨量有限，取骨还需要几次开刀，术后感染率比较高。

3D打印骨头，准确来说是3D打印骨修复材料，针对不同受伤部位，通过电脑程序，设计好填补缺损的形状，使用具有生物活性的物质或细胞相结合的材料，打印出填充物支架，放进缺损部位，来引导骨细胞的生长。

既然打印出的支架是要植入人体的，那么对材料的基本要求就是无毒无害。

给缺损了的骨头牵线搭桥，首先要找到让骨细胞“喜欢”的合适的生物材料，同时要打印出内部的营养输送通道，让细胞“活”得更久；而且，还要能很好地和人体组织相融；等“桥”搭好了，3D打印支架也要功成身退，在最合适的时候慢慢降解，不管是被人体吸收还是被排出体外，总之不能一直待在原位影响新骨头的生长。

中科院深圳先进院转化医学研究与发展中心的3D打印骨修复材料团队发现，活性镁是很好的骨修复打印材料，并且已经在2014年取得技术专利。

秦岭教授是这个项目的技术领头人，团队成员包括赖毓霄博士、王新峦博士、张鹏博士等34人。

赖毓霄告诉我们，不同于常用的生物材料，比如生长因子、蛋白因子等，存在剂量不好控制且不易保存、制备过程中容易失去活性等问题，活性镁保存方便，而且是人体第四大微量元素，用作生物打印材料，容易被人体吸收。而且骨头中本就含有镁，人体每天都需要一定的镁元素，来增加肌内免疫力，所以活性镁打印出的支架也能很好地促进骨骼生长。

通过3D打印技术，科研人员可以调控镁的浓度和分布，设计微观结构，让它最有利于骨组织再生；同时设计宏观结构，让打印出的支架和受损部位的形状、尺寸相吻合。同时，支架的降解速度也可以自己调控。

目前，团队已经成功对兔子、鸵鸟进行了试验。赖毓霄说，选择鸵鸟试验，是因为鸵鸟和人类都属于“两脚兽”，比起兔子，鸵鸟的结构会和人体更加类似。

不过，由于生物支架的硬度有限，而且还会按时降解，所以建议主要还是用于一些非承重部位的填充，比如人体上肢、躯干、手指等。如果要用在下肢等承重部位，还需要一些金属内固定物的辅助等。

赖毓霄说，目前3D打印骨修复材料还属于新兴领域，这个项目计划在三至四年内拿到生产许可，并且开始量产。

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