成果名称: 医学影像数据引导的3D 打印精准成型的生物活性材料的研制及应用
完成单位: 中国科学院深圳先进技术研究院
主要人员: 赖毓霄,胡占利,李丹,李龙,曹会娟
介绍:

    生物活性材料是具有生物活性的物质或细胞相结合的材料,即生物活性物质的复合体,具备了可替代、修复人体组织或器官中有缺损或坏死的活组织或器官的功能,在世界范围内,随着社会高速发展,人口老龄化进程加快、各种创伤、疾病等对生物活性材料的需求日益增加。尤其是骨科领域所使用的生物材料,占所有生物材料总量的10%,国内潜在市场达到33 亿美元,市场需求巨大。各种骨缺损由于其难修复、易感染、受力复杂等特点是骨科的棘手问题。植入综合性能优异的促成骨支架是理想的治疗手段,支架的组成和宏观/微观结构是影响支架促成骨性能的决定因素。但目前大多数骨修复材料都无法满足外形个体适配、结构仿生、力学强度适宜、修复活性兼备的优异性能,而利用医学影像数据引导的3D 打印技术制作的生物材料,可以很好的解决上述的问题。

    本课题针对骨缺损的治愈需求,对骨科植入的生物活性材料进行了大量的研究,利用先进的3D 打印研发了促成骨抗感染PLGA/TCP/Mg 多孔支架,并与企业签订协议共同开发并朝临床产品转化。本项目将基于前期基础继续各项研究,以三维显微CT 影像数据引导获取骨组织宏观和微观结构以及密度信息实现骨修复支架的个性化精细结构设计,研发个性化多参数调控设计的活性骨修复支架及其产业化为目标,一方面对其组成、结构和力学参数等特征进行精确打印调控,制造,使其满足骨组织修复及功能再生的生物学、材料学及力学的多层面要求。另一方面,研究其在骨缺损修复方面的应用问题,以兔临界骨缺损模型为研究对象,用材料学、生物学和影像学等手段从细胞、组织和体内成骨效果三层面对该支架进行结构与功能的评价研究。本研究有望为骨科生物材料个性化3D 打印精准制造及骨缺损的修复提供有价值的产品。目前,新型含镁多孔复合支架的制备工艺已确定,对产品的成型工艺也进行了研发和优化,表征了含镁多孔复合支架的物化性能,降解性能及其压缩的力学性能。开始建立了GMP 厂房和产品中试生产线,制备了一批生物检样品,完成了骨修复产品的技术要求(产品标准)制定,并进行了试验验证进行了产品注册前各项委托检验报告。

     按照研究计划取得了预期的研究成果:发表论文5 篇,其中SCI 论文4 篇;申请专利5 项,其中发明专利3 项。负责人协助培养硕士研究生2 名。其中一名指导的学生获得―研究生国家奖学金‖。在本项目研究成果的基础上,项目负责人赖毓霄副研究员获批―2016 年国家自然科学基金面上项目;2016 年入选广东特支计划科技创新青年拔尖人才计划;在2017 年获批深圳市国际合作研究项目。同时荣获2017 年中国产学研合作创新奖等诸多产业项目相关科技奖励5 项,并且担任骨科相关学会委员6 个。

批准登记号:
登记日期: 2020-06-04
研究起止时间: 2015-01-01至2017-12-31
所属行业: 科学研究和技术服务业
所属高新技术类别: 生物医药与医疗器械
评价单位名称: 中华人民共和国科学技术部
评价日期: 2018-05-15