骨缺损是骨科门诊中最常见的疾病之一。在中国，每分钟有7人因交通事故造成严重残疾，每年约有1000万患者患有骨缺损。骨缺损的修复和重建一直是国际临床问题。西北工业大学的王亚宁教授团队最近在英国《聚合物》杂志上发表了一篇论文，称他们开发的活性仿生骨的3D打印可以在生物体内“发展”，以实现与自然骨的成分、结构、机械性能高度一致，已经达到了“假”的程度，甚至“假得像真一样”！《科技日报》记者最近深入西北工业大学进行了解。

　　最核心的技术在于“仿生”

　　“传统金属、聚合物材料存在的仿生结构不可控，机械性能不匹配，生物相容性差，缺乏发育功能，运动错位，磨损等术后并发症。尤其是没有生物活性的假体无法在人体内发育，无法与自然骨良好融合，需要二次手术修复。”王亚宁教授看到记者，直言不讳地说道。

　　王亚宁团队开发的3D打印仿生骨，核心技术在于“仿生”。由于传统陶瓷骨与自然骨性能仍存在较大差异，无法在动物体内实现良好的发育。为了解决这个问题，王亚宁首先从打印材料入手。羟基磷灰石目前是世界通用的人体骨材料，然而，如何粘合粉末状羟基磷灰石一直是个问题。海外之所以出现术后疼痛，是因为使用了酸性粘合剂。大多数粘合剂是高粘度和高表面张力的有机化合物，因此如何通过直径仅20微米、细如头发的打印机喷嘴通过它们，成为了最大的挑战。同时，粘合剂必须对动物甚至人类环境可接受。为了找到合适的粘合剂，王亚宁测试了数百种不同的溶液，并填满了几个大箱子，里面都是破损的喷嘴。最终，他找到了一种pH值与生物体相似且性能良好的粘合剂，不会堵塞喷嘴。

　　经过多年的探索，王亚宁和他的学生们能够根据不同个体骨骼的性质，科学地配比打印材料，使用羟基磷灰石、粘合剂、细胞液、蛋白液（生长因子）等，从而打印出最适合植入个体的人工仿生骨。

　　自体细胞在人工骨中生长

　　自然骨不仅外观非常不规则，而且内部结构复杂，不同部位的密度也不同。试图使人工骨在结构上模仿自然骨是极具挑战性的。王亚宁发明了活性生物陶瓷骨3D打印技术，解决了“如何作战”的问题。

　　在材料配比、粉末打印方面，传统的单一材料3D打印、均匀密度、单一粉末、均匀粉末，难以满足仿生骨打印的需求。王亚宁不仅开发了一套打印控制系统，还克服了打印的关键机械技术。这套设备独特的室温压电超微雾化喷涂技术，突破了细胞液、蛋白液喷涂速度、喷涂量难以控制的技术瓶颈，达到了国际先进水平。

　　动物实验表明，仿生骨在动物受体中植入后能够良好发育，即通过受体的代谢，自体细胞将在人工骨中生长，最终完全生长为自体骨。

　　在西北工业大学与中国人民解放军空军军医大学的联合动物实验中，未发现排斥反应的案例。

　　经过测试，3D打印的活性仿生骨在成分、结构、力学等性能上与自然骨达到了高度一致。与其他类似的3D打印技术相比，具有明显的技术优势。

　　王亚宁透露：“接下来，我们将继续探索汗腺、毛囊、皮脂腺等结构在真皮层中的稳定打印技术，以便与自然皮肤非常接近。”目前，在他们的3D打印兔皮植入试验中，仿生皮肤的愈合时间比自体皮肤缩短了25%。未来，也许这项技术能为骨缺损、皮肤损伤等患者带来愈合的希望。