1、3D打印人工骨

2016年，美国西北大学的科学家在《Science Translational Medicine》杂志上发表了他们在3D打印骨组织材料的研究。领导研究团队的Ramille Shah博士将他们设计的材料称作为超弹性骨骼。该材料具有高度的通用性，同时具备骨再生功能，该材料的主要成分仍然是羟磷灰石。Shah和她的同事在溶剂中混合了90％的羟基磷灰石和10％的具有生物相容性以及可生物降解的医用聚合物，使材料更像液体而不是固体。该团队将此混合物称为墨水，因为它是专门应用在3D打印机上的，超弹性骨骼用途广泛，可以根据不同强度需求进行印刷。其中包括高弹性的骨骼，可以承受较大载荷的骨骼以及更空心或密集的骨骼。Shah博士称这些机械性能取决于3D打印物体的结构。该技术能够为每个患者定制合成骨，并且具有非常广的应用范围，包括脊柱骨折的修复，运动医学损伤以及需要软组织到骨头愈合的ACL和肩袖损伤。

目前，喷墨打印正成为生产人工骨的有效方法。首先，通过重建从患者那里获得的CAT扫描图像来创建骨骼模型。然后将人造骨材料用作3D打印的“墨水”。根据移植的分辨率，将3D骨骼模型分为几层。打印机将打印一层，然后再打印最后一层，最后生成人造骨骼。最近的多数研究表明，羟基磷灰石（HA）纳米晶体是喷墨印刷人造骨的理想材料。HA纳米晶体是通过湿法合成的，分别使用磷酸氢二铵和氯化钙作为磷和钙的前体。此外，在一些研究报告中，PCL还可以用于人造骨骼的喷墨印刷生产。与修复受损的骨头相比，3D打印技术可以生产出满足个性化修复需求的植入物。另一方面，3D打印技术生产的植入物对患者几乎没有不良影响。不同类别的宿主细胞，例如淋巴细胞和红细胞，对人工移植物的免疫反应最小。

对全球知名医疗器械公司的骨科战略进行分析，我们发现手术机器人和3D打印都是他们关键布局方向。美国通用公司投入了15亿美元用于3D打印与增材制造领域；强生公司也与3D打印骨科植入物领域的知名企业密切合作。而随着3D打印技术的日渐成熟，医疗领域有望形成规模化定制市场。根据相关数据，3D打印收入中大约有13％来自医疗行业。在2016年，全球3D打印骨科市场总值为5亿美元，预计到2025年底将达到34.41亿美元。并且骨科植入物是3D打印技术最早实现产业化的医疗应用领域之一，能够根据患者的尺寸和需求实现真正的定制化，从而改善医疗能力。与现有方法相比，显着的进步是定制打印的骨骼可以迅速诱导骨骼再生和生长。

2、复合材料人工骨

传统人工骨通常具有良好生物相容性和骨传导性，但是缺乏诱导因子，只能当做填充材料，无法促进骨再生；而活性生物骨作为定向修复骨材料，兼具骨诱导、骨传导活性，根据相关临床试验显示生物活性骨治疗效果不低于自体骨移植预后效果，因此活性生物骨将成为目前骨缺损治疗中的最佳植入材料。

研究人员开发了兼具两者优点的复合骨填充材料，如胶原蛋白 - 磷酸三钙复合材料、血小板浓缩物 - 动物源骨粉复合材料、HA和 β-TCP复合材料等。这些材料的合成发展都预示着从人工骨的研发从单一材料到复合材料，骨缺损的修复材料始终向理想化的具有骨生成性、骨诱导性、骨传导性、生物相容性及适当降解速率等方向快速发展，复合材料的应用给骨替代材料开辟了更为广阔的前景。