激光打印水凝胶植入物，让骨修复更简单

当前骨植入物主要分两类：自体骨（需额外手术取骨，增加风险和恢复时间）和金属/陶瓷材料（硬度远超天然骨，易松动、长期稳定性差）。研究指出，天然骨结构极其精妙——内部遍布纳米级流体通道和微孔网状结构（如骨小梁），这些特征对骨强度和修复至关重要。苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的秦晓华教授与穆勒教授团队受人体自然愈合启发：骨折初期并非直接生成硬骨，而是先形成富含血肿、纤维蛋白的柔软临时支架，为免疫细胞和成骨细胞提供迁移通道与营养支持。据此，团队开发出一种新型水凝胶——含97%水和3%生物相容性高分子，加入两种特制分子：一种用于连接高分子链，另一种在特定波长激光照射下触发快速固化。博士生邱婉婉专门设计了该连接分子，使水凝胶可在亚微米尺度实现高速（最高400毫米/秒）、高精度（最小结构达500纳米）激光打印。研究人员依据医学影像，成功复刻了真实骨组织中的骨小梁多孔结构；更惊人的是，一块骰子大小的骨组织内竟含有长达74公里的纳米级通道（对比世界最长铁路隧道——圣哥达基线隧道仅54公里）。实验室结果显示：成骨细胞能迅速迁入该水凝胶结构，并大量分泌胶原蛋白（骨基质关键成分）；材料本身无细胞毒性，已获专利。下一步将联合达沃斯AO研究院开展动物实验，验证其在活体中引导骨再生及恢复力学强度的能力。