摘要：应用解剖学建模技术对钛合金/多孔生物陶瓷复合胫骨人工半关节假体进行了个体匹配性设计,通过有限元技术对所构建的复合型人工关节进行结构优化,然后利用快速成型技术制造最优模型的树脂模具,并分别通过离心铸造和粉末烧结技术来实现复合型胫骨人工半关节假体的定制化制造.研究结果显示,提出的结构优化设计方法在保证假体个体匹配性和机械强度的条件下,使钛合金型假体的体积减少了51.7%,使复合型假体能够保持最大的生物活性,而以快速成型技术为基础的定制化制造方法可实现假体的快速且精确制造.临床应用表明,通过该方法设计制造的复合型胫骨人工半关节假体可恢复受损关节的功能,因此具有广泛的医学应用前景.

摘要：为了解决细胞在细胞支架复合培养中难以植入的问题,提出了一种卷裹型支架.将平面多孔支架采用卷裹的方式成型,使细胞在整个支架内部形成螺旋状三维分布,支架表面的管道结构可使培养液在支架内部渗透,从而提高物质交换效率.提出了一种具有仿生参数的流道设计方案,从肝脏血管铸型中提取血管的形状数据,作为仿生学依据进行流道设计,具体为树状多层分支结构.用此流道结构仿生了动脉、静脉的血液循环功能,并利用多孔材料仿生了毛细血管的渗透功能.建立了不同形状参数的流场分析模型,进行流体与多孔材料的渗流分析.结果表明,仿生设计方案的流场分布最为均匀,且平均流速较高,间接表明营养物质的输送效率最高.该支架能够使细胞呈三维分布,并扩大培养液在支架内的有效分布范围,更好地维持细胞的存活、增殖和迁移,为向组织化方向发展奠定了一定的基础.

摘要：为解决传统人工胫骨平台假体个体匹配性差,结构强度与生物活性难统一等问题,提出了定制化复合增强型人工胫骨平台系统的设计制造方法。采用解剖学建模技术设计出外形匹配,内含三维网状构架的复合假体模型,利用快速成型技术制造出假体的树脂原型,并分别通过精密铸造和粉末烧结技术制造出钛合金胫骨平台和大段多孔陶瓷人工骨。结果显示,该方法能快速而精确地制造出形状复杂的人工胫骨平台系统,是实现假体定制化制造的有利保证;通过将金属假体和多孔陶瓷人工骨复合,解决了载重部位大段骨缺损的修复问题。临床应用表明,该假体能与对侧关节匹配运动,通过将机械重建与生物重建相结合可实现受损关节的功能重建。

摘要：针对关节面上大面积骨软骨缺损修复过程中软骨形态恢复和力学环境恢复困难的问题，设计并制造一种新型聚乙二醇（Polyethylene glycol, PEG）/聚乳酸（Polylactide, PLA）/β-磷酸三钙（β-Tricalcium phosphate,β-TCP）仿生多材料复合增强骨软骨支架。基于CT扫描数据重建的羊膝关节模型上进行仿生多材料骨软骨支架的结构设计，包括多孔定制结构和固定桩及仿生结构；以光固化成形技术与真空灌注工艺相结合制造了的多材料复合增强骨软骨支架，确定灌注温度220℃，真空度–0.08～–0.10 Pa。形貌观测表明真空灌注法能使PLA完全充满整个次级管道，力学试验发现复合材料支架的压缩强度（21.25 MPa ±1.15 MPa）是单管道多孔生物陶瓷支架（9.76 MPa±0.64 MPa）的2.17倍， PLA固定桩的剪切强度（16.24 MPa±1.85 MPa）是陶瓷固定桩（0.87 MPa±0.14 MPa）的18.7倍。因此，复合PLA的骨软骨支架具有显著的力学增强和固定能力，有望为大面积骨软骨缺损的修复提供新的治疗手段。

摘要：基于电鳗发电机理,研究了利用四通道微流控喷头制备仿生离子凝胶电池的多材料打印方法。设计了具有阵列凹槽结构的柔性接收基底以保证凝胶电池颗粒的形态和相对位置,研究了凝胶电池单元的发电性能,发现电池单元大小对凝胶电池单元输出电压影响不大,而输出电压随着凝胶电池单元串联个数增加呈线性增长规律;基于此建立了凝胶电池单元尺寸为2.0 mm的大面积仿生离子凝胶电池的“S型”串联排布设计与多材料打印工艺方法,实现了127个凝胶电池单元的一体化打印与精确组装;研究了仿生离子凝胶电池的电压输出特性,发现制备的仿生离子凝胶电池输出的开路电压可达(10.53±1.11)V,连续放电6小时后电压衰减至初始电压的35.6%;验证了多材料打印的仿生离子凝胶电池用于驱动电致变形柔性(Ionic polymer-mental composite,IPMC)结构的可行性。该研究探索有望为电致动软体机器人领域的柔性仿生能源供给提供一种新策略。

摘要：构建一种能够更好地模拟肝细胞生长环境的体外培养平台。利用先进制造方法中的快速成型技术和微压印技术制作生物反应器和三维支架。将三维支架置于生物反应器中,与蠕动泵、氧和器、储液罐构建肝细胞的体外的动态培养系统。研究培养液流速、氧流量与氧含量的关系并进行参数优化,利用细胞支架复合体进行细胞培养。细胞培养结果显示该系统能够维持肝细胞的正常存活和生长。所设计并实现的动态灌注培养系统,通过调整流速和氧流量,可具有良好的氧合效果和较高的效率,能够更好的模拟肝细胞的体内生长环境。

摘要：目的总结原位3-D打印技术的研究现状,分析未来发展趋势。方法检索目前国内外原位3-D打印技术的相关文献,并进行综合分析。结果目前原位3-D打印技术尚处于研究初期,主要集中于真皮组织修复和骨软骨组织修复,但实际应用于临床尚存在大量问题。结论随着原位3-D打印技术的发展,有望为患者提供实时的原位数字化设计与打印修复治疗,促进外科修复过程的及时性和微创性,具有广泛的应用前景。

摘要：定制化钛合金假体能实现人体骨组织个性化修复与重建,在骨科和颌面外科中具有重要应用,但其修复和重建效果受制造工艺-特别是快速铸造工艺-精度的影响。由于定制化假体的快速铸造精度强烈地依赖于假体结构的复杂程度,为研究钛合金假体的快速铸造工艺精度,以形状较为复杂的定制化下颌骨假体为研究对象。对其制造过程的误差源进行分析。为便于测量,建立简化的下颌骨假体模型。根据下颌骨假体结构特征建立两种收缩模型,并分析理论收缩率。通过光固化快速成形、快速铸造试验和对铸件的反求建模,将其与原始设计模型进行对准和比较测量,研究工件在不同方向的收缩变化规律,对理论收缩率进行验证,建立精度补偿机制。通过下颌骨实际病例假体的制作和测量,验证精度补偿机制的有效性。研究结果对定制化假体的快速制造具有重要的参考意义,可广泛应用于在临床案例假体的制造。

摘要：通过模拟自然肝脏的内部微结构，对肝组织工程支架进行仿生设计，构建了有利于人工肝向自然肝转化的肝支架孔洞与管道系统．结合光固化和微压印工艺制造了肝支架的硅橡胶模具，通过微复型工艺成型出生物可降解的壳聚糖／明胶复合肝支架．实验表明，普通光固化和掩膜光固化工艺可以实现最小尺度为200μm的微结构制造，精密光固化工艺不仅可以在同一模具上制造出具有良好复型精度和边缘特征的肝细胞孔洞（200-300μm）和血管管道（100-200μm），而且还可以制造出具有半通透功能的微管道（13．1～30μm）．因此，提出的微制造方法能成型出复杂的肝组织工程支架系统，可保证多种肝脏细胞的有序分布，并且为组织工程肝脏支架材料微观结构的模拟提供了参考．

摘要：针对当前软质韧带支架与硬质骨组织通过机械固定进行韧带修复存在的应力集中与疲劳断裂问题,提出了具有仿生界面的韧带-骨支架设计与制造方法。研究了自然韧带-骨界面的微观结构,通过工程简化设计了具有仿生界面的韧带-骨复合支架,提出了韧带-骨支架仿生界面的分层制造方法,从材料、力学及微观结构方面对所制备的韧带-骨支架仿生界面进行了分析评价。结果表明,所提出的分层制造方法可在软质韧带纤维支架与硬质陶瓷骨支架之间精确制造出所设计的仿生界面,其在材料成分、力学性能及微观结构上呈现分区变化特性。后期通过骨支架与自体骨融合生长以及仿生界面的多组织再生,有望实现韧带纤维支架与自体骨骨道的生理愈合及可靠固定,从而为临床韧带修复提供一种新思路。