研究人員原位打印可生物降解骨植入物，用于修復臨界尺寸骨缺損

2025年9月6日，南極熊獲悉，韓國成均館大學、高麗大學和麻省理工學院（MIT）的聯合研究團隊研制出定制化的骨植入物，可使用類似膠槍的設備熔化塑料粘合劑，直接提取骨植入物，用于患者的骨折或缺損部位。

研究成果以題為“In situ printing ofbiodegradable implant for healing critical-sized bone defect”的論文發(fā)表在國際期刊《設備》（Devices）上。這種方法已在兔子實驗中被證明安全有效，并有望在未來擴展到人體臨床試驗。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.device.2025.100873

過去，骨骼損傷時，醫(yī)生會植入金屬假體或捐贈的骨骼。近年來，人們也開始使用3D打印機創(chuàng)建三維骨組織。然而，如果骨折區(qū)域不規(guī)則或結構復雜，則需要預先掃描、建模和制造流程才能定制植入物。這會增加時間和費用，并降低手術效率。捐贈骨骼還存在感染或免疫排斥的風險。

研究人員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損部位。主導這項研究的成均館大學全球生物醫(yī)學工程系李正承教授表示：“這項研究的想法是從實際醫(yī)生的意見中得到的?！贬t(yī)生們提到，即使事先用3D打印技術制作植入物，在手術中打開時，它們往往無法與缺損區(qū)域很好地貼合，因此需要進行額外的處理。

研究團隊設計了一種可在手術部位直接打印植入物的裝置，采用一種長絲，混合了有助于骨再生的羥基磷灰石 (HA) 和可在體內安全分解的塑料聚己內酯 (PCL)。PCL 的熔點僅為 60 攝氏度，因此可在手術中安全使用，且不會損傷周圍組織。此外，熔化的 PCL 還能流入骨縫，填補不規(guī)則的骨折區(qū)域，使其無縫隙。通過調整纖維絲的 HA 比例，硬度和強度也可根據情況進行調整。

研究團隊表示，醫(yī)生可以像握膠槍一樣握住植入物打印設備，并在幾分鐘內將材料堆疊到所需的方向和深度，以適應骨折的形狀。這使得無需復雜的CT（計算機斷層掃描）或建模和處理程序，就可以創(chuàng)建完美貼合的定制骨植入物。

研究團隊還添加了預防感染的功能。他們將抗生素成分萬古霉素和慶大霉素添加到纖維絲中，使其能夠在術后數周內逐漸釋放。因此，與服用或注射抗生素相比，骨骼周圍感染的風險顯著降低，同時副作用和耐藥性的風險也更低。

將這項技術應用于兔子股骨（大腿骨）骨折， 12周內骨骼快速再生，且未出現感染或組織壞死。研究團隊解釋說：“它在骨表面積和強度等關鍵指標上優(yōu)于現有的骨水泥。此外，打印的骨替代物會隨著時間的推移逐漸分解，使新骨自然填充空間。”

李教授表示：“我們可以在手術室實時制作和應用骨植入物，這可以縮短手術時間并提高準確性。我們計劃在未來添加各種功能，以擴大應用范圍?！辈贿^，他指出，要實現商業(yè)化，還需要在豬和人類等大型動物身上進行測試。