伊利诺伊大学开发出一种用于骨骼修复的新型仿生材料

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员正在利用3D打印和机器学习来创建一种用于骨骼修复新型仿生材料。这种材料模仿了天然骨骼的应力分布,与传统金属板相比,它为股骨骨折提供了更好的解决方案。

伊利诺伊大学开发出一种用于骨骼修复的新型仿生材料

3D打印树脂材料与人类股骨模型连接(图片来源:伊利诺伊大学香槟分校)

股骨(大腿长骨)骨折是老年人的常见问题。传统的修复方法通常使用金属板和螺钉。虽然它们能起到作用,但可能会导致疼痛、松动甚至进一步受伤。这种新方法采用了不同的方法。

该团队正在使用“完全可控的计算框架”来设计和创建模拟骨骼应力分布特性的材料。想象一下材料数据库和机器学习算法一起工作。他们设计一种虚拟材料,然后分析其结构与处理应力的方式之间的关系。但研究人员更进一步。他们使用一种特殊的计算优化算法,不仅可以复制骨骼的结构,还可以最大限度地提高其应力分布能力。

研究并未止步于计算机。该团队用 3D 打印技术打印出仿生材料的全尺寸树脂原型,并将其附着在股骨骨折模型上。这个有形模型让他们能够在现实世界中测试其有效性,证实了制造模拟生物系统生长方式的合成材料的可能性。

这不仅仅是修复骨折的股骨。研究人员设想,这项技术可以制造出主动刺激骨骼修复的植入物。通过提供优化的支撑并减少骨折部位的压力,这些植入物可以显著缩短愈合时间和改善愈合效果。

来源:eurekalert.org

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