[00329381]关节软骨缺损修复3D打印技术

一、项目背景

关节是人体的承载组织和运动器官。关节损伤是危害人体运动功能的多发疾病，直接影响人的运动、进而影响生活健康和生活质量。现有金属和惰性陶瓷的人工关节虽已在关节疾病后期的治疗上获得了广泛应用，但因磨损造成的松动而发生失效。临床医学对大面积骨/软骨缺损的再生修复有迫切需求。因此，如何在关节疾病早、中期进行治疗并形成活性关节再生是再生医学的发展的迫切需求、定制化大尺寸骨/软骨支架设计制造成为关节软骨缺损修复、关节组织工程发展面临的重大挑战。

二、项目简介

1、该技术以大尺寸骨/软骨缺损为研究对象，针对关节体内力学和生物学环境需求，围绕多材料与宏微观骨/软骨支架设计制造和功能评价方法的需要，所开发的活性骨和软骨人造组织同步制造和体外评估方法，为发展具有良好力学和生物学功能的人工活性组织关节提供科学基础与工程实现方法。研发了大尺寸骨/软骨支架的仿生结构设计方法。利用该方法，通过研究膝关节力学环境因素对植入物结构的相互作用关系，已发现了关节韧带、半月板、软骨与骨界面结合特征与步态的作用关系，并在此基础上，建立了面向羊膝关节半髁置换的大面积骨软骨支架的设计和手术方法。

2、研发了多材料和多尺度结构支架精确光固化增材制造方法，已形成了大尺寸仿生支架制造的实验平台与设备。该设备以新体系光固化陶瓷浆料和打印方法为核心，建立了无分层结构的连续打印现象。目前该技术具有成形过程的缺陷自动控制策略，形成了 2 套完整的光固化陶瓷 3D 打印工艺方案与实验样机，可满足动物实验所需的大尺寸仿生支架（30mm×30mm×30mm）的快速制造和个性化结构复杂性与精度需求。实现了同时满足骨软骨力学环境和生理环境的体外培养和评估系统，动物实验（兔、犬、羊）验证了骨软骨复合材料支架的设计制造的有效性。

3、利用该技术，可对不同载荷等力学环境下自然关节组织的生存状态进行研究。已经初步证实力

学条件对于自然关节组织的促进作用；初步建立并进行了羊股骨内侧髁大块骨软骨缺损模型动物实验及体内生物性能检测，发现通过仿生设计、生物陶瓷/水凝胶复合大块骨软骨修复体可以修复羊膝骨软骨缺损，修复性能良好。