骨質(zhì)疏松癥這個(gè)被稱為沉默殺手的疾病，全球約影響2億人口（主要是女性），每年導(dǎo)致890萬例骨折，平均每3秒就有一例骨折發(fā)生。
在美國(guó)、加拿大和歐盟，僅治療骨質(zhì)疏松相關(guān)骨折的年度費(fèi)用就高達(dá)480億美元。
一項(xiàng)3D打印創(chuàng)新有望解決這一市場(chǎng)更優(yōu)秀的治療需求。
武漢協(xié)和醫(yī)院（華中科技大學(xué)）聯(lián)合大連理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在2025年4月的《Advanced Healthcare Materials》上發(fā)表了一項(xiàng)研究：他們結(jié)合3D打印可降解金屬支架與超聲波技術(shù)，首次成功激活了骨組織的"神經(jīng)修復(fù)開關(guān)"，實(shí)現(xiàn)了骨再生效果。
研究團(tuán)隊(duì)提供了一個(gè)完整的產(chǎn)品開發(fā)藍(lán)圖：
超聲波驅(qū)動(dòng)的3D打印支架促進(jìn)神經(jīng)支配骨再生的工作機(jī)制示意圖：
硬件部分：智能3D打印支架
創(chuàng)新點(diǎn)：采用鋅銅合金材料，具有可控降解性和離子釋放特性
制造工藝：金屬3D打印技術(shù)，具備量產(chǎn)潛力
產(chǎn)品形態(tài)：根據(jù)患者骨缺損情況定制化生產(chǎn)
治療方案：超聲波輔助療法
利用已獲FDA批準(zhǔn)的超聲波設(shè)備，降低監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)
開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化治療方案，提高臨床推廣效率
簡(jiǎn)單易行，適用于門診治療，降低醫(yī)療成本
作用機(jī)制：重建骨骼神經(jīng)通訊網(wǎng)絡(luò)
3D打印支架提供理想微環(huán)境和緩釋活性因子
超聲波激活關(guān)鍵細(xì)胞，促進(jìn)細(xì)胞間信號(hào)傳遞
協(xié)同效應(yīng)激活骨組織內(nèi)源修復(fù)機(jī)制
AM易道認(rèn)為，這項(xiàng)技術(shù)最大的商業(yè)價(jià)值在于其平臺(tái)化潛力—通過調(diào)整3D打印參數(shù)和材料成分，可以擴(kuò)展至多種骨科疾病治療，形成一個(gè)完整的產(chǎn)品線，覆蓋從骨質(zhì)疏松到創(chuàng)傷性骨損傷的廣泛市場(chǎng)。
市場(chǎng)痛點(diǎn)：為何傳統(tǒng)骨質(zhì)疏松治療效果有限？
在探討這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)前，我們先來看一個(gè)核心商業(yè)問題：為什么骨質(zhì)疏松領(lǐng)域仍存在巨大未滿足需求？
傳統(tǒng)治療方案從藥物到普通支架，主要針對(duì)鈣質(zhì)流失和骨密度下降，但效果往往不盡人意。
這項(xiàng)研究揭示了骨質(zhì)疏松的隱藏機(jī)制：神經(jīng)系統(tǒng)的參與不足。
骨骼不僅是支撐結(jié)構(gòu)，更是一個(gè)被神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)精密控制的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。
在骨質(zhì)疏松狀態(tài)下，這一控制系統(tǒng)受損，尤其是負(fù)責(zé)修復(fù)的神經(jīng)輔助細(xì)胞數(shù)量大幅減少。
下圖為骨質(zhì)疏松大鼠的骨組織修復(fù)障礙，顯示Schwann細(xì)胞減少與骨修復(fù)能力下降的關(guān)聯(lián)
研究團(tuán)隊(duì)通過動(dòng)物模型清晰展示了這一問題。對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，骨質(zhì)疏松狀態(tài)下，關(guān)鍵修復(fù)細(xì)胞數(shù)量降低，骨組織自愈能力嚴(yán)重受損。
這一發(fā)現(xiàn)指向全新市場(chǎng)機(jī)會(huì)：不只是支撐骨骼，而是重建骨骼的神經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)。
創(chuàng)新方案：3D打印黃金組合
面對(duì)這個(gè)價(jià)值千億的市場(chǎng)缺口，研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)簡(jiǎn)單而優(yōu)雅的解決方案：
將3D打印精密支架與超聲波治療相結(jié)合，創(chuàng)造出一種能夠同時(shí)支撐骨骼并激活修復(fù)的智能醫(yī)療器械。
3D打印突破：從被動(dòng)支撐到主動(dòng)療法
研究團(tuán)隊(duì)選擇了金屬3D打印技術(shù)（選擇性激光熔融），這不只是材料塑形，而是功能性制造。
下圖為3D打印鋅銅合金支架的制備過程與結(jié)構(gòu)特性
他們的支架設(shè)計(jì)包含兩大創(chuàng)新：
智能腔體結(jié)構(gòu)：
支架上層形成一個(gè)封閉的細(xì)胞培養(yǎng)室，隔離外部干擾，為修復(fù)細(xì)胞提供理想環(huán)境。
仿生網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部：
內(nèi)部采用類似蜂巢的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)不僅提供強(qiáng)度支撐，還為細(xì)胞提供理想的生長(zhǎng)表面。
材料選擇也是一大亮點(diǎn)。
研究團(tuán)隊(duì)使用鋅銅合金代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料，這種合金會(huì)隨時(shí)間緩慢降解，同時(shí)釋放出對(duì)細(xì)胞有益的金屬離子。
這將支架從單純的支撐架轉(zhuǎn)變?yōu)?生物反應(yīng)器"可以邊支撐邊治療的創(chuàng)新方案。
超聲波協(xié)同：物理刺激的倍增效應(yīng)
這項(xiàng)技術(shù)的另一創(chuàng)新在于引入市場(chǎng)已有的超聲波技術(shù)作為協(xié)同刺激。
超聲波是一種被廣泛接受的安全治療手段，它與3D打印支架結(jié)合產(chǎn)生了意想不到的協(xié)同效應(yīng)：
超聲波使支架產(chǎn)生微振動(dòng)，這種物理信號(hào)激活了關(guān)鍵修復(fù)細(xì)胞。
超聲波控制支架中金屬離子的釋放速率，形成持續(xù)穩(wěn)定的治療效果。
下圖為超聲波與鋅銅合金協(xié)同刺激Schwann細(xì)胞增殖和外泌體分泌：
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在這種組合療法下，關(guān)鍵修復(fù)細(xì)胞的活性提高了數(shù)倍，細(xì)胞間的信號(hào)傳遞效率提升近100%。
這一結(jié)果意味著，市場(chǎng)上現(xiàn)有的兩種技術(shù)，通過巧妙組合，創(chuàng)造出了全新的治療價(jià)值。
商業(yè)價(jià)值：修復(fù)神經(jīng)通訊網(wǎng)絡(luò)
研究團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)不僅具有科學(xué)意義，更蘊(yùn)含巨大商業(yè)價(jià)值。
他們確認(rèn)了骨修復(fù)過程中的關(guān)鍵信息傳遞機(jī)制：細(xì)胞間的"微信息包"傳遞系統(tǒng)。
下圖為Schwann細(xì)胞外泌體促進(jìn)骨髓干細(xì)胞分化與骨修復(fù)：
通俗來說，骨組織修復(fù)依賴于一種細(xì)胞間的"通訊網(wǎng)絡(luò)"。
在健康狀態(tài)下，神經(jīng)細(xì)胞會(huì)向骨細(xì)胞發(fā)送開始修復(fù)的信號(hào)；而在骨質(zhì)疏松狀態(tài)下，這一通訊網(wǎng)絡(luò)受損。
研究團(tuán)隊(duì)證實(shí)，他們的3D打印支架+超聲波組合能夠重建這一通訊網(wǎng)絡(luò)，恢復(fù)骨骼的自我修復(fù)能力。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)印證了這一機(jī)制：在組合治療下，骨修復(fù)細(xì)胞的遷移能力提升60%，關(guān)鍵修復(fù)因子表達(dá)顯著增加。
這意味著，該技術(shù)不只是物理支撐骨骼，而是重新激活了骨組織的自我修復(fù)程序。
AM易道認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)徹底改變了骨修復(fù)的方向：從外部干預(yù)轉(zhuǎn)向激活內(nèi)部修復(fù)機(jī)制，這對(duì)骨科醫(yī)療器械市場(chǎng)具有顛覆性影響。
市場(chǎng)驗(yàn)證：突破性療效數(shù)據(jù)
研究團(tuán)隊(duì)提供了令人振奮的驗(yàn)證結(jié)果：
在動(dòng)物模型中，植入3D打印鋅銅支架并接受超聲波治療的組別，骨缺損修復(fù)速度驚人。
2周時(shí)新生骨量是對(duì)照組的3倍以上，6周后骨缺損幾乎完全閉合，修復(fù)率接近90%。這一數(shù)據(jù)超市場(chǎng)現(xiàn)有治療方案。
下圖顯示體內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3D打印支架與超聲波的協(xié)同骨再生效果
更令人驚喜的是，這種組合療法同時(shí)實(shí)現(xiàn)了骨組織和神經(jīng)組織的雙重修復(fù)，治療組的關(guān)鍵修復(fù)細(xì)胞數(shù)量增加了約4倍，神經(jīng)纖維密度顯著提升。
這意味著不僅恢復(fù)了骨骼的結(jié)構(gòu)，更恢復(fù)了其功能。
安全性數(shù)據(jù)同樣令人滿意—支架降解過程可控，不會(huì)引起系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)或器官損傷。
這為未來的臨床應(yīng)用和監(jiān)管審批提供了有力支持。
市場(chǎng)前景與投資價(jià)值
"傳統(tǒng)骨修復(fù)材料往往忽視神經(jīng)調(diào)控的重要性，而我們的研究首次將'神經(jīng)-骨骼對(duì)話'機(jī)制融入治療設(shè)計(jì)。"
論文通訊作者表示。
該策略不僅為骨質(zhì)疏松患者提供了全新解決方案，還可拓展至創(chuàng)傷性骨缺損、骨腫瘤切除后的修復(fù)領(lǐng)域。
未參與該研究的哈佛大學(xué)骨再生專家Dr. Smith評(píng)價(jià)：
"這項(xiàng)研究巧妙結(jié)合了生物材料、超聲工程和神經(jīng)科學(xué)，揭示了神經(jīng)調(diào)控在骨再生中的核心作用。若成功應(yīng)用，將改變現(xiàn)在的骨科治療模式。"
AM易道最后聊兩句
3D打印技術(shù)在這項(xiàng)研究中實(shí)現(xiàn)了從制造工具到治療平臺(tái)的根本性轉(zhuǎn)變。
它不僅精確構(gòu)建了微觀結(jié)構(gòu)，還通過與超聲波治療的協(xié)同，創(chuàng)造出一個(gè)完整的治療系統(tǒng)。
這一突破性進(jìn)展啟發(fā)我們重新思考醫(yī)療器械的本質(zhì)：
或許最好的醫(yī)療設(shè)備不是替代人體功能，而是激活人體自愈的潛能。
文章鏈接
https://doi.org/10.1002/adhm.202404024
企業(yè)合伙人計(jì)劃：
讀者提示：
添加amyidao加入讀者交流群（備注加群），獲取原始信源鏈接或不便發(fā)表內(nèi)容
，并與AM易道同頻讀者共同探討3D打印的一切AM易道建議也讀者星標(biāo)公眾號(hào)，以便第一時(shí)間收到AM易道更新。
免責(zé)聲明：AM易道與文中提到公司尚不存在任何形式的商業(yè)合作、贊助、雇傭等利益關(guān)聯(lián)。AM易道圖片視頻來自于網(wǎng)絡(luò)，僅作為輔助閱讀之用途，無商業(yè)目的。權(quán)歸原作者所有，如有任何侵權(quán)行為，請(qǐng)權(quán)利人及時(shí)聯(lián)系，我們將在第一時(shí)間刪除。本文圖片版權(quán)歸版權(quán)方所有，AM易道水印為自動(dòng)添加，輔助閱讀，不代表對(duì)該圖片擁有版權(quán)，如需使用圖片，請(qǐng)自行咨詢版權(quán)相關(guān)方。AM易道文章不構(gòu)成任何投資建議，AM易道不對(duì)因使用本文信息而導(dǎo)致的任何直接或間接損失承擔(dān)責(zé)任。
熱門跟貼