近日，中国科学院深圳先进技术研究院医药所阮长顺、潘浩波和哈尔滨工业大学交叉协作，提出一种可用于挤出式3D打印的仿天然骨组织“松质骨-皮质骨”径向连续孔隙调控的骨组织工程支架构筑策略，将分形学理论结合骨组织工程支架生物制造中，克服了传统挤出式3D打印技术难以实现径向梯度孔隙结构的困难。
临界骨缺损修复作为骨科面临的主要问题之一，严重影响人们的健康和生活质量。人体天然骨组织由高孔隙率的松质骨和低孔隙率的密质骨组成，具有紧密的径向梯度结构。实现骨植入修复材料具有天然骨组织径向梯度结构一直是骨组织工程研究领域的难点。挤出式3D打印，因操作简单、可用材料范围广、易于细胞打印等优点得到广泛应用。
该研究受分形理论的启发，基于科赫雪花的迭代规则设计、定义了分形支架的分形曲线的单元线条，将分形单元线条进行圆周阵列得到分形层，并设计圆环层使其在挤出式3D打印堆积成型的过程中与分形层相互支撑。为参数化构建径向梯度骨组织工程支架，该研究还搭建了“设计—分析—制造”的工作流。研究表明，所构建的仿生径向梯度支架在孔隙结构、渗透性能、机械性能等方面展现优异的梯度特征。
相关成果发表在 Research 上。研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院青促会、广东省及深圳市基础研究等项目资助。
仿生径向梯度骨组织工程支架的设计示意图
来源：3D部落