近期，人工智能学院郭伟伟副教授在国际上提出了一种基于泡沫陶瓷墨水的直写成形技术，通过在线混合氧化锆基复合泡沫陶瓷（ZbC）与氧化铝基复合泡沫陶瓷（AbC），实现了多重梯度与层级结构的仿生一体化构建。相关成果以“Direct Ink Writing of Functionally Graded Bone Scaffolds Using Ceramic Foams to Mimic Natural Bone Hierarchical Porosity and Multiple Gradients”为题，发表于国际期刊Composites Part B: Engineering（中科院一区/JCR Q1, 影响因子：12.7）。该研究提供了一种低成本、高效率的多尺度、多梯度一体化仿生构建新策略，为功能梯度骨支架的制造提供了新的解决思路。相关研究结果表明，该支架系统可显著促进临界尺寸骨缺损的修复，具有良好的临床应用前景。
基于双组份泡沫陶瓷墨水的功能梯度骨支架成形策略图
本研究提出基于双组份在线混合的直写成形技术，利用两种陶瓷泡沫墨水打印匹配天然骨非均质结构和各向异性功能的仿生骨支架。支架具有高孔隙率、高强度和良好连通性的多尺度结构，ZbC与AbC分别模拟皮质骨与松质骨，强度差异达17倍，有效实现弹性模量匹配。流体仿真表明，压缩泡沫墨水在4个混合单元下可兼顾混合效率与压力控制。ZbC与AbC通过在线混合实现组分连续过渡与孔隙梯度，显著提升层间结合强度，降低应变失配风险。细胞实验显示两者具良好生物相容性，AbC表现出更优的细胞增殖和分化能力，FGMs可集成二者优势，有助于实现与宿主骨的有效整合。
（撰稿：郭伟伟；审核：韩士元；责任编辑：白琨）
