3D打印机打印出人工骨?是的!

时间:2017-12-14浏览:1008

■学生记者 徐铭婕

实验室里,一位机械工程学院的博士生正全神贯注地做着动物实验,这是怎么回事呢?原来,这是2012级机械与工程学院的直博生邵惠锋,他正专注于他的科研项目——基于3D打印技术的生物活性人工骨研究。


“骨头再生太慢?让我来帮你!”

初次听到这个项目,大多数人都有些摸不着头脑,邵惠锋通俗地介绍道:“简单来说,就是当人体某部分骨头发生损伤的时候,我用3D打印机制造出一块人工骨,细胞会在这个材料上缓慢生长成为新生骨头,而材料随着时间慢慢降解消失,所在区域被新生骨代替。”

在医学界,研发一种理想的骨修复材料一直是一道难题。理想的骨缺损修复用人工骨需要具备高孔隙率、高强度、高活性与可控降解等特性。邵惠锋首次提出并实现了活性人工骨的可控降解,同时研究了其生物力学性能并成功进行了体内实验,为修复承重骨缺损与可编程骨支架降解速度提供了方向与思路。


三大学科交叉的研究

“这是一个机械、材料和生物医学三大学科的前沿交叉研究领域,研究过程艰辛而充满挑战。”为了制造人工骨,邵惠锋首先要做的便是改进3D打印设备。因为是自己的专业领域,算是得心应手,而之后涉及的材料和生物医学,他却一窍不通。

“当然会碰到很多不会的东西,都是现学现用。”正是这样的学习精神,给了邵惠锋无穷的动力。在材料方面,从化学试剂的购买,到配置试剂,利用化学沉淀法合成材料,经过多步工艺才得到了骨修复原始材料,期间他学习了很多相关知识,接触了各种检测方法和设备。“每天都有新东西要学和做,每一次实验都是一个突破!”

在生物医药方面,他与医学院的同学合作,一起进行细胞实验与动物实验。因为不同的骨损伤修复对骨支架有不同的要求,他们在体外研究骨支架的各种性能后,还必须在动物体内进行研究,这对邵惠锋来说又是一个新的挑战。但令人欣慰的是,他的努力结出了丰硕的果实。


科研似高山,他如登山者

在此过程中,邵惠锋也遇到了一些棘手的问题。“最大的困难是,当我们制备好材料后才发现,3D打印设备打印不出骨支架。”于是,他们从打印时用到的生物墨水着手研究,在阅读了大量资料并进行多次试验后,终于找到了适合的浓度、水凝胶类型以及粉体和水凝胶配比,最终成功通过3D打印设备制造出了所需的骨支架。“我想把科研比作一座大山,我作为一个登山者,从山底仰望星空,做梦都希望自己能赶紧登上山顶看风景。有时登山的坡度比较小,比较省力;有时遇到暴雨,踏着泥泞也要毅然前行。有时能走前人留下的水泥路,有时却需要自己拿起锄头去开辟一条新路,但不管怎样,我都告诉自己要不断前行,只有登顶才能欣赏山下所有的风景,不负之前的努力。”

未来,博士毕业的他将在浙江大学生物医学工程与仪器科学学院从事博士后研究,一方面继续现在的科研工作,另一方面尝试制作手术模拟器等医疗器械。“我希望能把成果变成产品,真正应用到医疗事业中去!”