记者是在10号从昆明理工大学那里得到消息的, 他们了解到该校建筑工程学院里工程力学系的教授李帅是带头人, 他率领着那个叫做生物力学及微纳米软材料力学的研究团队, 在生物力学超材料和生物医学这两个领域交叉的方向上取得了新的突破, 提出了一种设计方案, 这种方案使用的是超材料, 能够实现所谓的“非膨胀效应”, 并且能匹配人体椎间盘的刚度, 这个方案的应用前景相当广阔, 相关的成果已经发表在了国际期刊《国际固体与结构期刊》上面。

椎间盘损伤修复这件事, 在骨科临床工作里一直是一个特别难的大问题。传统使用的植入材料, 一旦受到压力或者拉力, 就容易向外头膨胀去。这种外扩会挤压到周围的人体组织。因此它们很难和人体内实际椎间盘所处的力学状态适配上。该科研团队, 把普通的六边形蜂窝结构。

和内凹的六边形蜂窝结构组合在一块进行了设计。借助了那种叫做结构转换器的装置。让这两种不同的结构分别承担拉伸与压缩方面的载荷。最终做到了不管材料是受压还是受拉的状态下。它都会呈现向内收缩的样子。从而实现了所谓的非膨胀效果。

研究团队通过搭建理论模型, 来开展数值仿真, 然后选用光敏树脂、尼龙、聚乳酸来开展3D打印与力学测试, 最后得到的实验、模拟、理论结果是完全一致的。并且通过细胞实验证实, 这三类材料的细胞存活率超过了百分之九十八, 不存在任何细胞毒性, 生物相容性是非常好的。

科研人员依托患者提供的影像资料, 采取一套方案, 该方案也支持个性化逆向设计这个操作。科研人员可以来回反复地调整结构方面相关的参数, 从而让植入物所具备的力学性能与患者椎间盘真实的状况相符。若结构在承载方面存在短板的话, 还能够填充医用硅胶进去, 以此进一步保障植入物稳定可靠这样的状态。

据有关方面的介绍显示, 这项研究成果为椎间盘修复这一领域提供了全新的材料方面思路。这种新的方法可以减少应力遮挡的情况出现。同时它还能够达成植入物与椎体之间在力学上的协同配合。

这套超材料的总体设计思路, 同样地对包括血管支架、食管支架以及骨组织和软骨等替代材料在内的个性化医用植入物的研发工作具备参考价值。该成果拥有广阔的后续应用前景。