创伤、感染或先天畸形导致的骨缺损是骨科临床实践中的重大挑战。然而,由于人体免疫功能的局限性及合适供体组织的短缺,亟需开发更安全有效的合成骨替代材料。增材制造能够克服传统制造方法面临的诸多限制,为制备理想骨替代材料提供了新的解题思路。王鲁宁/李亚庚教授团队首次开发粘结剂喷射增材制造纯锌支架,探索了烧结工艺参数对微观组织、力学性能、降解性能和生物相容性的影响,相关成果以“Binder jet additive manufacturing of pure Zn scaffold”发表在Journal of Materials Science & Technology上。

研究团队以纯锌粉末和水性有机粘结剂为原料打印生坯,经180 ℃固化3小时后,通过两步脱脂(200 ℃/0.5h、380 ℃/3h)及烧结工艺(450 ℃/6h)实现致密化。致密度可达75.23%,抗压强度为43.09 MPa,力学性能与人体松质骨特性高度匹配;工艺固有特性使得支架在整个体积内具有均匀分布的多孔微观结构,体外降解速率为0.85±0.27 mm/year,显著高于选区激光熔化增材制造的纯锌支架,更契合骨再生速率的需求。10%稀释支架提取物培养MC3T3-E1成骨细胞3天后,细胞存活率达108%,展现出优异的生物相容性。还成功制备出具有复杂几何结构的纯锌骨板、骨钉和三周期极小曲面多孔结构,彰显了粘结剂喷射增材制造技术在骨科应用领域制备可生物降解金属植入物的数字化潜力。