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实验室简介

辽宁省仿生医用材料研发工程实验室是在辽宁省、沈阳市发改委共同支持下，依托中国科学院金属研究所轻质高强材料研究部，于2015年开始筹建的省级工程实验室，主要研发纳米磷酸钙材料、人工骨材料、人工心脏瓣膜材料、仿生义齿材料、医用涂层材料、磁性纳米胶囊、金刚石材料、3D打印功能材料及体内服役性能评价等。实验室承担了科技部重点研发计划、中国科学院前沿科学重点项目、国家自然科学基金、工信部项目等多项研究任务，拥有完备的材料制备与表征设备，能满足多种生物医用材料的生产、定制加工和性能检测需求。

实验室负责人

杨锐 中国科学院金属研究所，研究员

杨锐，1980年入武汉水利电力学院机械工程系学习，1987年于中国科学院金属研究所获硕士学位。1992年于剑桥大学获博士学位后，获选该校圣约翰学院Title A Research Fellow。现任沈阳先进材料研究与发展中心主任（兼任钛合金研究部主任）、研究员。兼任JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE &TECHNOLOGY 副主编，《金属学报》和《材料研究学报》编委。获周光召基金会2010年度应用科学奖和何梁何利基金会2011年度冶金材料技术奖。目前兼任中国材料研究学会副理事长和中国金属学会副理事长。

研究方向

一、新型人工骨材料研制

人工骨材料主要用于临床骨科、齿科的骨缺损修复，仅我国每年骨缺损或骨损伤患者约300万人。辽宁省仿生医用材料研发工程实验室利用丰富的海洋生物质骨架开发多种可吸收多孔人工骨材料，其中海胆刺人工骨被用于骨缺损修复以及脊椎融合器填充物，植入动物体内10个月后该人工骨材料完全降解被新生骨取代，研究证明具有三维开孔结构、较细小梁结构的人工骨材料比现有的多孔磷酸钙人工骨材料具有更优越的骨传导性和体内降解特性。该项工作解决现有第三代可降解人工骨材料机械强度差、无生物活性等问题，并实现人工骨材料体内降解与新骨再生速度相匹配，为3D打印高性能人工骨陶瓷材料提供了重要依据，研究工作被包括ScienceDaily、Phys.Org等多个媒体引用报道。

二、新型人工心脏瓣膜材料研究

临床上应用的生物质瓣膜因体内酶解、钙化等问题严重限制其服役寿命。针对这个问题，辽宁省仿生医用材料研发工程实验室制备出多种新型高分子人工心脏瓣膜，其中利用聚乙二醇-蛋白质纤维复合材料制备的人工心脏瓣膜具有与人体瓣膜相近的力学性能以及良好的生物相容性。该项研究提出利用抗污水凝胶材料复合人工心脏瓣膜以提高其抗钙化、防酶解功能，为克服人工瓣膜材料体内钙化问题提供了新方案。

三、3D打印先进功能材料

3D打印技术在骨肿瘤治疗等骨科领域具有独特的技术优势，可以针对不同患者的骨骼差异性为其量身定制最适合的替代物模型，具有耗时短、成本低、过程简单等显著特点。辽宁省仿生医用材料研发工程实验室在钛合金3D打印技术应用于医疗领域取得阶段性成果。利用瑞典Arcam A1型电子束金属熔融快速成型设备制备出具有多孔涂层的钛合金骨盆假体、锁骨假体及肩胛骨假体，在医疗临床试验中均获得良好效果。同时，设计制备出具有骨小梁结构的多孔钛合金颈椎融合器和腰椎融合器，具有兼顾力学性能和生物相容性的特点，是一种治愈颈椎和腰椎疾病的理想产品。根据相关研究成果，在Acta Mater.、Acta Biomater.、J. Mech.、Behav. Biomed. Mater.等杂志上发表论文10余篇，申请发明专利4 项，有效保证了医疗3D产品的功能性和安全性。

四、低温晶化法制备纳米磷酸钙材料

辽宁省仿生医用材料研发工程实验室利用非晶态材料低温晶化方法制备一系列纳米磷酸钙材料，解决了传统高温煅烧或固相反应难以制备纳米材料的问题。并通过该新工艺制备生物功能化纳米磷酸钙材料，显著提高这类材料的生物活性及磁成像等功能。此外，研究还发现镁元素掺杂对无定性碳酸钙有序组装纳米方解石晶体具有重要影响，并通过化学合成方法实现了从非晶态含镁碳酸钙→含镁方解石晶体→含镁β-TCP纳米材料的全过程仿生制备。

五、医用涂层材料研究

针对镁合金支架降解速率过快，短期内发生断裂的问题，辽宁省仿生医用材料研发工程实验室研制了专门针对变形性医疗器械，可以有效降低镁合金发生点蚀几率，并可有效降低镁合金支架降解速率的复合防护涂层。

六、仿生义齿材料研究

结合生物力学原理，辽宁省仿生医用材料研发工程实验室采取组成复合化和组织结构仿生化设计，将临床应用的氧化锆陶瓷与生物相容性树脂相结合，通过模仿天然贝壳珍珠层的微观组织结构，设计研发了硬度、强度和模量均与人体正常牙齿（包括牙釉质和牙本质）完全匹配的新型氧化锆-树脂仿生复合义齿材料。

参考来源：中国科学院金属研究所

（中国粉体网编辑整理/青黎）

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