新型超材料助力椎间盘修复，破解骨科临床难题

记者从昆明理工大学了解到，该校建筑工程学院工程力学系教授李帅带领的生物力学及微纳米软材料力学研究团队，在生物力学超材料与生物医学交叉领域取得新进展，提出了一种能够实现“非膨胀效应”且与人体椎间盘刚度相匹配的超材料设计方案，具有广阔的应用前景。相关成果发表于国际期刊《国际固体与结构期刊》。

椎间盘损伤修复一直是骨科临床面临的难题，传统植入材料在承受压力或拉力时容易向外膨胀，进而挤压周围组织，难以与人体椎间盘的力学状态相适配。该团队将普通六边形蜂窝与内凹六边形蜂窝结构进行组合设计，利用结构转换器使两种结构分别承受拉伸和压缩载荷，从而在受压或受拉时材料均向内收缩，达到“非膨胀”效果。

研究团队建立了理论模型，开展了数值仿真，并选用光敏树脂、尼龙、聚乳酸进行3D打印与力学测试，实验结果、模拟结果与理论结果相互吻合。细胞实验表明，这三种材料的细胞存活率超过98%，无细胞毒性，生物相容性良好。

基于患者影像数据，该方案还可支持个性化逆向设计。科研人员能够迭代调整结构参数，使植入物的力学性能与患者椎间盘的实际情况相贴合；针对结构承载方面的不足，还可填充医用硅胶，进一步增强植入物的稳定性和可靠性。

据介绍，该成果为椎间盘修复提供了全新的材料思路，有助于减少应力遮挡，实现植入物与椎体的力学协同。这一超材料设计思路对血管支架、食管支架以及骨与软骨替代等个性化医用植入物的研发同样具有参考价值，应用前景广阔。

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来源：科学网医学与健康研究；原文日期：2026-10-11。内容经中文改写，请以原文为准。

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(责任编辑：健康安全参考)