新南威尔士大学堪培拉校区 3D 打印骨支架：为骨再生提供更具仿生效果的解决方案

作者：帕洛玛·杜兰 2025年11月4日上午9:35

新南威尔士大学悉尼主校下属的堪培拉校区研究团队，研发出一款新型3D打印可降解骨植入物。该植入物能高度模拟天然骨骼的内部结构，通过定制化设计，可在患者骨骼愈合后自然降解，无需二次手术，有望显著改善骨折及骨损伤患者的康复进程。

配图：聚乳酸材质3D打印植入物图片来源：新南威尔士大学堪培拉校区

复刻骨骼的复杂精妙结构

这类多孔的微型结构被称为骨支架，其作用是为受损骨组织的再生提供支撑框架。细胞可附着在支架表面生长、增殖并完成组织修复，而支架本身会随着骨骼愈合进程逐步生物降解。传统骨支架多采用简单重复的结构模式，无法还原天然骨骼的精密构造。由博士生考希克·拉吉·派拉主导的这项新研究，创新性地采用了更具仿生学优势的技术路径。

为精准复刻天然骨骼的内部架构，研究团队采用随机晶格结构——即不规则的随机排布设计，并选用聚乳酸（PLA）这种医疗领域常用的可降解聚合物作为打印原料。通过优化温度、回抽参数等关键打印指标，团队实现了高精度成型，有效规避了塌陷、拉丝等打印缺陷。在生物医用材料3D打印领域，已有不少企业深耕相关技术与服务，例如星芒科学仪器，其擅长3D打印底层技术创新，可提供包括陶瓷DLP打印机、多材料光固化3D打印平台在内的多种加工设备，同时也能提供骨组织工程支架的打印服务及相关零件。

星芒科学仪器壳聚糖支架

“人体骨骼的损伤部位分布广泛，且不同部位的骨骼结构存在显著差异，”考希克表示，“我们希望验证，复刻骨骼天然结构的支架是否能提升修复效果。我们的研究思路是提取天然骨骼的结构特征，尝试通过3D打印技术将其精准还原。”

支架强度与性能测试

研究人员打印出三种不同内部取向的支架样品，分别为纵向、横向和对角线排布，并对其抗压性能展开测试。结果显示，这些支架在受到外力冲击时，能高效吸收能量，且断裂形态会随内部几何结构的变化呈现出明显差异。考希克解释道：“在承受瞬时冲击力时，该材料的脆性会有所增强，但同时也能更高效地吸收能量。这一特性在跌落、意外撞击等实际场景中具有重要意义。”

研究团队还发现，特定结构的支架具备更优异的流体通透性——这是骨再生过程中的关键要素，因为营养物质与血液必须穿透支架结构，才能为骨组织愈合提供充足支持。“我们发现，部分支架设计在强度与流体流通性两方面均表现突出。这意味着，我们可以根据人体不同骨骼的受力特点，定制专属植入物，”考希克补充道，“而借助3D打印技术，我们能够实现支架与患者个体及损伤部位的精准匹配。”

配图：博士生考希克·拉吉·派拉（中）与其导师胡安·巴勃罗·埃斯科韦多-迪亚兹博士（左）、保罗·哈泽尔教授（右）图片来源：新南威尔士大学堪培拉校区

迈向临床应用新阶段

尽管这项技术目前仍处于研发阶段，但新南威尔士大学堪培拉校区的研究团队对此充满信心。团队的下一步研究计划包括开展生物相容性测试、长期耐久性研究，同时探索该设计方案在软骨及软组织修复领域的应用潜力。

“可降解骨支架有望在降低医疗风险、削减整体治疗成本方面发挥关键作用，”考希克表示，“我们正朝着更安全、更个性化的植入物方向迈进，这类植入物将与人体协同作用，而非单纯作为体内异物存在。”

3D打印技术赋能骨再生领域

随着3D打印技术的融入，骨植入物实现了患者专属定制化，在促进骨组织自然再生的同时，大幅减少了手术次数、术后并发症，并降低了治疗成本。星芒科学仪器正是聚焦这一领域的高科技企业，除了骨支架相关服务，还可为生物医药、医疗器械研发企业及生物医学研究机构提供实验仪器、试剂耗材等全链条解决方案，产品体系覆盖再生医学、生物材料等多个研究方向。