金屬移植物和基於鈦的植入物一向是穩定嚴重骨折的標準選擇，但這些傳統方法的生產成本高昂，並且難以為個別病人量身訂做。隨著 3D 打印技術的發展，雖然為更個性化的解決方案打開了大門，但其所需的時間和資源仍然相當可觀。為了尋找更快且經濟的選擇，韓國成均館大學的研究人員正在開發一種技術，能夠在不需要傳統方法所需高成本或延誤的情況下，製造針對病人的特定骨植入物。
這種“骨骼修復槍”看起來像是一種手持式的 3D 打印機，但它不是噴出塑料，而是在手術過程中直接將可生物降解的聚合物支架擠出到骨折部位。這個設備在安全的 60 °C 溫度下熔化特殊的聚合物“子彈”，這個溫度足以保護周圍的組織，同時為新的骨骼生長形成一個合身的框架。這一創新方法的目的在於以低成本為病人提供特定的骨植入物，避免傳統植入物的高昂開支。
這項研究的主導者李承俊（Jung Seung Lee）是一位生物醫學工程師，他的團隊設計了一種擠出可生物相容的纖維的工具，該纖維快速硬化為一個支架，能夠穩定骨骼並支持自然癒合，而不需要傳統植入物的費用和延遲。李的團隊面臨的挑戰是創造一種能夠修復骨骼的膠槍棒，因為標準熱熔膠的熔化溫度超過 100 °C，這對於活體組織來說過於燙手。此外，材料必須具備與自然骨骼相似的強度，並且能夠逐漸分解，以便新的骨骼能夠取而代之。這三個挑戰——安全的溫度、類骨強度和可控的生物降解，成為了他們設計骨骼修復支架的指導原則。
李承俊進一步解釋，團隊在測試多種混合物後，找到了合適的材料。他們將聚己內酯（polycaprolactone）這種經 FDA 批准的熱塑性塑料與羥基磷灰石（hydroxyapatite）結合，後者是一種有助於新的骨骼生長的礦物質。在調整比例後，他們達到了一種在溫和的 60 °C 下熔化、能夠牢固地附著於骨骼、在癒合過程中保持強度，並隨著自然組織的替代逐漸降解的混合物。隨著骨骼修復顆粒的完善，李的團隊轉向動物實驗，對受傷的兔子進行測試，這些兔子的股骨骨折經治療後的恢復速度明顯快於使用標準骨水泥的兔子。
然而，材料的緩慢降解使得骨折無法完全修復，這突顯了在進行人類試驗之前需要進一步改進的必要性。李現在的目標是加快降解速度，並在混合物中添加抗生素，以便植入物在癒合過程中能夠逐步釋放抗感染藥物。另一個挑戰在於承重能力，由於兔子體重輕，因此在它們身上有效的技術可能不適用於人類。因此，李提到需要在大型動物身上進行測試，以確保長期安全性。此外，使用這種修復槍的技能也很關鍵，因為這種設備類似於高級熱熔膠槍，但精確度至關重要。因此，研究人員指出，外科醫生需要接受專門的培訓，以便在未來的人類手術中有效且一致地使用這項工具。
