骨缺损修复
是临床面临的重大挑战，传统方法如自体骨移植存在供体有限和免疫排斥等问题，而传统组织工程支架因随机孔结构难以精确调控细胞微环境。现有体外模型多为二维或小尺寸，无法模拟真实骨组织的力学和生理特性，限制了骨愈合机制研究。
因此，如何开发
兼具高精度结构、仿生力学性能及生物相容性的大尺寸骨支架
，成为骨组织工程亟待突破的难题。
鉴于此，来自
弗吉尼亚理工大学
的
Caitlyn J. Collins
团队与
Abby R. Whittington
团队联合开发了一种
基于光固化3D打印技术的新型骨导电树脂
，成功构建了高仿生多孔骨支架，并系统评估了支架几何结构对细胞行为和力学性能的影响。相关研究以
“Dynamic Micromechanical Characterization of 3D Printed Bone In Vitro Models Manufactured via Vat Photopolymerization”
为题发表在
《Advanced Functional Materials》
上。
以下是对本论文创新点的简要概述：
（1）新型骨导电树脂与高精度光固化技术结合：
团队采用50%环氧大豆油丙烯酸酯（ESOA）与聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）共混树脂，结合光固化3D打印技术，实现了孔隙率80%、特征尺寸200-400 μm的大体积（1 cm³）骨支架快速制造。该材料兼具低粘度、快速固化与生物相容性，突破传统光固化材料难以模拟骨微环境的局限。
（2）仿生几何结构优化细胞-力学互作：
通过设计Voronoi、IsoTruss和Truncated Octahedron三种仿生几何结构，首次揭示支架几何对细胞分布和增殖的显著影响。其中，Voronoi结构因接近天然骨微环境，支持细胞均匀增殖并显著提升支架储能模量（7天后达1.19 MPa），为仿生骨模型设计提供新依据。
（3）动态力学分析揭示支架性能演变：
采用动态力学分析（DMA）量化支架在静态培养中的力学响应，发现细胞存在显著影响支架刚度。Voronoi支架储能模量随培养时间增加，首次证明支架几何通过调控细胞行为间接增强力学性能，为体外骨愈合模型建立动态评价标准。
该研究通过材料、几何与力学性能的协同优化，为体外模拟骨愈合微环境提供了新策略，推动骨组织工程从静态模型向动态仿生的跨越。
1. 新型骨导电树脂与高精度光固化制造
本研究采用50%环氧大豆油丙烯酸酯（ESOA）与聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）共混树脂，结合光固化3D打印技术，成功实现了高精度骨支架的快速制造。该树脂体系通过引入低粘度配方和光引发剂优化，解决了传统光固化材料生物相容性差、难以模拟骨微环境的问题。打印过程中，通过精确控制层厚（0.1 mm）和紫外曝光时间（2.5 s/层），获得了孔隙率达80%、特征尺寸为200-400 μm的1 cm³大体积支架。该技术突破了传统随机孔结构制备的局限性，为仿生骨模型的体外研究奠定了基础。
图1 三维仿生支架的实体打印效果
