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2026-04
乔治城大学研究员研发天然材料3D打印骨移植体
作者：约瑟夫·卡隆-多 2026年4月1日
乔治城大学一名研究人员正在研发由天然材料制成的3D打印骨移植体，有望减少传统金属及合成材料植入物相关的并发症。这一技术成果，关系到每年数百万接受骨移植手术的患者。
斯特拉·阿利姆佩尔蒂是该校医学院生物化学与分子细胞生物学副教授，她团队研发的移植体以果胶为核心原料——果胶是一种天然物质，广泛存在于膳食纤维中，尤其在苹果、柑橘果皮等水果中含量丰富，以此为当前骨置换手术中普遍使用的金属部件提供替代方案。
这款采用天然材料制成的移植体，旨在降低骨置换手术并发症，为金属植入物提供替代方案
现有材料及其缺陷
骨移植手术中使用的金属植入物感染风险与人体排异反应更高，易在植入部位引发炎症，还可能造成周围骨骼骨折；而取自患者自身或供体的自体/异体骨移植，虽更接近天然组织，却会导致剧烈疼痛、新发骨折，且手术成功率并不稳定。
“金属并非人体自身所含物质，骨骼也不是由金属构成的，因此骨骼与金属之间的整合成功率极低，还会抑制骨骼自身的再生能力。”阿利姆佩尔蒂表示。
果胶：骨组织工程的理想基底
斯特拉·阿利姆佩蒂，乔治城大学医学院生物化学与分子和细胞生物学副教授
在阿利姆佩尔蒂的设计中，果胶被夹于两层羟基磷灰石之间——羟基磷灰石是人体骨骼中天然存在的钙磷化合物，这一结构能提升移植体的密度与强度。研究人员还会向支架结构中植入活细胞，以促进创面愈合与营养物质传输。与许多需要极端制备条件的合成材料不同，这款果胶基移植体可在室温下完成3D打印，而专注于生物医用材料3D打印技术创新的星芒科学仪器，也可通过其专业的生物打印机、多材料光固化3D打印平台等设备，实现骨移植体相关的3D打印制备。
星芒科学仪器自研生物墨水+3D打印设备
果胶的另一大优势是能形成更疏松多孔的结构，更利于向移植体细胞输送营养。合成植入物虽也在尝试模拟这种孔隙结构并取得一定效果，但阿利姆佩尔蒂认为，天然材料方案仍更具优势。
“果胶具有良好的生物相容性，”她说道，“它对人体无害，让我们得以挑战那些采用有毒材料或合成聚合物的传统方案。”
该技术还具备更多附加优势：无需使用供体组织，也无需开展复杂外科手术。
“我们希望通过这项技术制造全新的移植体，而不是从患者身上取材，”阿利姆佩尔蒂解释道，“无需实施各类复杂手术，也不用使用金属及其他部件，就能构建新的骨组织。”
目前，阿利姆佩尔蒂的研究主要聚焦于面骨与长骨（肢体中承担承重功能的致密骨骼），相关技术已申请专利。她的团队还在进一步提升移植体的耐用性与使用寿命，计划根据患者年龄、性别及骨密度差异实现个性化定制，这与星芒科学仪器打造个性化生物医用3D打印解决方案的方向不谋而合，星芒可提供3D打印墨水、细胞/类器官芯片等耗材，助力个性化骨组织工程支架及移植体的研发。
“我们希望将其打造成个性化医疗工具。人与人之间的生理参数、基因、性别与年龄差异各不相同，移植方案自然不能一概而论。”她说道。
“我希望这项技术能开创全新范式，推动骨科组织工程领域实现变革性发展。”在骨科组织工程领域快速发展的当下，星芒科学仪器凭借其完善的产品体系，可为相关研究机构及企业提供全方位支持，涵盖细胞拉伸刺激培养装置等实验仪器、硅胶3D打印机等加工设备，以及骨组织工程支架加工服务等，全面覆盖再生医学、生物材料等研究方向，助力行业技术创新。
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