基于仿生設(shè)計(jì)與物理抗菌機(jī)制的三維多孔骨修復(fù)材料研發(fā)及臨床轉(zhuǎn)化202X年廣東省科技廳醫(yī)工聯(lián)合專項(xiàng)結(jié)題答辯項(xiàng)目類型：重點(diǎn)項(xiàng)目項(xiàng)目號(hào)：XXXXXXX項(xiàng)目負(fù)責(zé)人：

項(xiàng)目牽頭單位：大學(xué)

項(xiàng)目參與單位：廈門大學(xué)研究院科技有限公司先進(jìn)電子有限公司

202X.12.26CONTENT項(xiàng)目簡介01經(jīng)費(fèi)預(yù)算04項(xiàng)目目標(biāo)及考核完成情況02研究總結(jié)05項(xiàng)目成果展示03目

錄01

項(xiàng)目簡介我國骨科缺損患者超300萬例/年，廣東省骨科耗材市場規(guī)模達(dá)80億元/年，材料進(jìn)口依賴度超70%存在感染率高（文獻(xiàn)數(shù)據(jù)：15-20%）、抗生素耐藥性、骨整合效率低三大痛點(diǎn)高端骨修復(fù)材料進(jìn)口依賴度高達(dá)75%，亟需突破“抗菌-成骨”協(xié)同調(diào)控技術(shù)，涉及一款生物相容性、物理抗菌性、耐藥性規(guī)避的三維多孔骨修復(fù)材料需求研究現(xiàn)狀首創(chuàng)"物理抗菌+仿生結(jié)構(gòu)"雙機(jī)制

納米氧化鋅/銀復(fù)合結(jié)構(gòu)（SEM電鏡圖展示）實(shí)現(xiàn)72小時(shí)抗菌率>99.9%（ASTME2189標(biāo)準(zhǔn)）突破性工藝

冷凍干燥-等離子體協(xié)同成型技術(shù)臨床需求痛點(diǎn)不具備抗菌性感染風(fēng)險(xiǎn)高耐藥性隱患骨整合效率低無法滿足各類骨缺損類型和大小困難與挑戰(zhàn)技術(shù)突破骨缺損材料需求傳統(tǒng)骨修復(fù)材料01

項(xiàng)目簡介我國骨科缺損患者超300萬例/年，廣東省骨科耗材市場規(guī)模達(dá)80億元/年，材料進(jìn)口依賴度超70%存在感染率高（文獻(xiàn)數(shù)據(jù)：15-20%）、抗生素耐藥性、骨整合效率低三大痛點(diǎn)項(xiàng)目組前期研究工作總結(jié)新型抗菌骨材料體系構(gòu)建三維多孔仿生結(jié)構(gòu)優(yōu)化生物安全與臨床轉(zhuǎn)化研究交叉學(xué)科平臺(tái)建設(shè)3+202X-202X202X-202X202X-202X010203醫(yī)工研協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)重大課題承擔(dān)10+物理抗菌機(jī)制：表面納米刺突破壞細(xì)菌膜結(jié)構(gòu)生物被膜抑制：材料表面能調(diào)控抑制細(xì)菌粘附骨誘導(dǎo)活性：Sr/Mg離子緩釋促進(jìn)成骨細(xì)胞分化01

項(xiàng)目簡介課題1開發(fā)納米氧化鋅/銀復(fù)合抗菌體系（粒徑50-100nm）構(gòu)建50-500μm梯度孔隙仿生結(jié)構(gòu)（孔隙率≥85%）創(chuàng)新冷凍干燥-等離子體協(xié)同成型工藝基于DNN的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)與制備承擔(dān)單位：廈門大學(xué)課題2基于ADF的抗菌-成骨協(xié)同機(jī)制研究承擔(dān)單位：聯(lián)合研究院課題3臨床轉(zhuǎn)化系統(tǒng)開發(fā)承擔(dān)單位：大學(xué)建立材料性能

智能預(yù)測系統(tǒng)開發(fā)個(gè)性化3D打印解決方案完成ISO10993生物相容性全項(xiàng)檢測智能材料臨床轉(zhuǎn)化

系統(tǒng)開發(fā)01

項(xiàng)目簡介課題1基于XXXX技術(shù)，開發(fā)納米氧化鋅/銀復(fù)合抗菌體系（粒徑50-100nm），構(gòu)建50-500μm梯度孔隙仿生結(jié)構(gòu)（孔隙率≥85%），創(chuàng)新冷凍干燥-等離子體協(xié)同成型工藝重建XXX與XXX根釘網(wǎng)格劃分|韌帶建立XXX設(shè)置有效性驗(yàn)證（三）基于XDD模型建立XXX固定（實(shí)驗(yàn)）1.11.4應(yīng)力數(shù)據(jù)模型合并驗(yàn)證方式模型組合分類所有的模型類型不同XX方式不同XX階段XXX固定（仿真）XXX撐開（仿真）1.21.3活動(dòng)度應(yīng)力及云圖反力矩?fù)伍_力XX角位移力矩載荷角度移荷載撐開5-25mm單雙XXX不同固定節(jié)段不同XX階段XXX治療ABC的XXXX問題標(biāo)本獲取|制備|固定XXXX標(biāo)本剛度力矩-活動(dòng)度“固定”的XXXX問題驗(yàn)證多源數(shù)據(jù)01

項(xiàng)目簡介課題2基于ADF的三維多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過納米拓?fù)浔砻鏅C(jī)械破壞細(xì)菌膜實(shí)現(xiàn)物理抗菌，同步緩釋Sr/Mg活性離子激活成骨通路，結(jié)合模板動(dòng)力學(xué)模擬、體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物模型驗(yàn)證雙功能協(xié)同機(jī)制輸入主題輸入內(nèi)容輸入

內(nèi)容輸入主題XX

+XXXXXXXXXXXXXXXX……亞型…分級(jí)0123801238A-XXB-XXC-XXA-XX（輸入內(nèi)容）B-XXC-XX……輸入主題輸入主題XX輸入內(nèi)容輸入主題這里輸入具體的產(chǎn)出內(nèi)容這里輸入具體的產(chǎn)出結(jié)果這里輸入具體的產(chǎn)出結(jié)果這里輸入具體的產(chǎn)出結(jié)果這里輸入具體的產(chǎn)出結(jié)果主題輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容01

項(xiàng)目簡介課題3開發(fā)集成機(jī)器學(xué)習(xí)算法的材料性能智能預(yù)測系統(tǒng)，結(jié)合CT數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的個(gè)性化3D打印技術(shù)及ISO10993生物相容性全項(xiàng)檢測體系，構(gòu)建從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到臨床植入的精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化通路Step1Step3Step2輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容物相組成；形貌結(jié)構(gòu)輸入內(nèi)容分布；輸入內(nèi)容輸入輸入內(nèi)容分布；輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容分布；輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容影響；輸入內(nèi)容制備工藝pH；水熱參數(shù)水固比；離子含量輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容輸入內(nèi)容研究主題1研究主題3研究主題8輸入內(nèi)容研究主題2序號(hào)合同書目標(biāo)要求實(shí)際完成情況發(fā)表論文發(fā)表核心期刊論文8篇發(fā)表核心期刊論文11篇，其中1篇在投(超額完成)申請(qǐng)專利申請(qǐng)專利2件申請(qǐng)專利3件(超額完成)科技成果產(chǎn)出新工藝1項(xiàng)、新材料1種、獲科技獎(jiǎng)1項(xiàng)產(chǎn)出新工藝1項(xiàng)、新材料2種、獲科技獎(jiǎng)1項(xiàng)(完成)指南標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布醫(yī)療器械使用標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)發(fā)布醫(yī)療器械使用標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，發(fā)表公式1篇(超額完成)培養(yǎng)人才培養(yǎng)高層次人才6人、培養(yǎng)科技人員8人培養(yǎng)高層次人才6人、培養(yǎng)科技人員8人(完成)已完成全部項(xiàng)目考核目標(biāo)02項(xiàng)目目標(biāo)及考核完成情況03項(xiàng)目成果展示課題1基于DNN的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)與制備基于XXXX技術(shù)，開發(fā)納米氧化鋅/銀復(fù)合抗菌體系（粒徑50-100nm），構(gòu)建50-500μm梯度孔隙仿生結(jié)構(gòu)（孔隙率≥85%），創(chuàng)新冷凍干燥-等離子體協(xié)同成型工藝開發(fā)基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多尺度關(guān)聯(lián)模型，實(shí)現(xiàn)50-800μm梯度孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)與抗壓強(qiáng)度、預(yù)測誤差≤3.5%，較傳統(tǒng)FEM方法效率提升20倍構(gòu)建DNN-遺傳算法耦合系統(tǒng)，通過17項(xiàng)工藝參數(shù)（冷凍速率/溫度梯度等）智能反演，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)孔隙結(jié)構(gòu)的一次成型率從68%提升至92%，同步優(yōu)化能耗與良品率基于對(duì)抗菌劑分布與成骨因子釋放動(dòng)力學(xué)的深度學(xué)習(xí)模擬，建立孔結(jié)構(gòu)-功能劑空間匹配規(guī)則，大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示8周骨整合速度超進(jìn)口產(chǎn)品80%多級(jí)孔結(jié)構(gòu)模型工藝參數(shù)逆向優(yōu)化抗菌-成骨功能協(xié)同03項(xiàng)目成果展示課題2基于ADF的抗菌-成骨協(xié)同機(jī)制研究基于ADF的三維多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過納米拓?fù)浔砻鏅C(jī)械破壞細(xì)菌膜實(shí)現(xiàn)物理抗菌，同步緩釋Sr/Mg活性離子激活成骨通路，結(jié)合模板動(dòng)力學(xué)模擬、體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及動(dòng)物模型驗(yàn)證雙功能協(xié)同機(jī)制ADF納米拓?fù)淇咕鷻C(jī)制通過ADF定向組裝形成納米級(jí)表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（刺突高度50-80nm），直接機(jī)械破壞細(xì)菌細(xì)胞膜（SEM觀察證實(shí)），對(duì)MRSA等耐藥菌抑菌率達(dá)99.97%，且30代傳代實(shí)驗(yàn)未誘發(fā)耐藥性（ASTME2189驗(yàn)證）離子梯度激活成骨通路基于ADF多孔結(jié)構(gòu)負(fù)載Sr/Mg活性離子，實(shí)現(xiàn)18天緩釋調(diào)控（ICP-MS檢測），顯著激活BMP-2/Runx2通路（Westernblot驗(yàn)證），大動(dòng)物模型中8周新生骨體積占比達(dá)78.3%（Micro-CT定量）03項(xiàng)目成果展示課題3臨床轉(zhuǎn)化系統(tǒng)開發(fā)開發(fā)集成機(jī)器學(xué)習(xí)算法的材料性能智能預(yù)測系統(tǒng)，結(jié)合CT數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的個(gè)性化3D打印技術(shù)及ISO10993生物相容性全項(xiàng)檢測體系，構(gòu)建從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到臨床植入的精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化通路01關(guān)鍵成果：AI預(yù)測誤差≤5%，研發(fā)周期縮短60%02關(guān)鍵成果：CT適配度達(dá)98%，植入體設(shè)計(jì)耗時(shí)縮短70%

03關(guān)鍵成果：通過ISO10993全項(xiàng)認(rèn)證，轉(zhuǎn)化合規(guī)性100%材料性能智能預(yù)測系統(tǒng)開發(fā)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的材料性能預(yù)測模型，集成12項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)（孔隙率/抗菌劑濃度等），實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能與生物活性精準(zhǔn)預(yù)測，指導(dǎo)配方優(yōu)化迭代效率提升3倍個(gè)性化3D打印方案建立CT數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)建模算法，實(shí)現(xiàn)骨缺損區(qū)域三維重建與多孔結(jié)構(gòu)智能匹配，臨床驗(yàn)證顯示解剖適配誤差<0.3mm（優(yōu)于臨床需求標(biāo)準(zhǔn)）全鏈條生物安全體系完成細(xì)胞毒性/致敏性/遺傳毒性等16項(xiàng)檢測，建成從原料到成品的全流程質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)，支撐Ⅱ類醫(yī)療器械注冊證申報(bào)（已進(jìn)入型式檢驗(yàn)階段）03項(xiàng)目成果展示授權(quán)發(fā)明專利×603項(xiàng)目成果展示唐峰大學(xué)獲得的獎(jiǎng)項(xiàng)與榮譽(yù)×8《國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)》202X《廣東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)（一等獎(jiǎng)）》202X《華夏醫(yī)學(xué)科技獎(jiǎng)（臨床轉(zhuǎn)化類）》202X03項(xiàng)目成果展示發(fā)表文章×1104經(jīng)費(fèi)預(yù)算經(jīng)費(fèi)到賬及支出情況（萬元）項(xiàng)目到賬總經(jīng)費(fèi)財(cái)政經(jīng)費(fèi)300萬單位自籌經(jīng)費(fèi)100萬項(xiàng)目支出總經(jīng)費(fèi)財(cái)政經(jīng)費(fèi)290萬單位自籌經(jīng)費(fèi)98萬項(xiàng)目結(jié)余總經(jīng)費(fèi)12萬元占比8%總經(jīng)費(fèi)預(yù)算04經(jīng)費(fèi)預(yù)算經(jīng)費(fèi)預(yù)算詳情科目總預(yù)算數(shù)（萬元）實(shí)際支出數(shù)（萬元）備注總預(yù)算數(shù)其中:財(cái)政經(jīng)費(fèi)總決算數(shù)其中:財(cái)政經(jīng)費(fèi)二、支出合計(jì)80.00

8.00

36.068.80結(jié)余3.98（一）直接費(fèi)用36.008.0038.068.00結(jié)余1.981.人員費(fèi)

（1）項(xiàng)目負(fù)責(zé)人

（2）主要研究人員

2.設(shè)備費(fèi)1.501.50

（1）購置費(fèi)

（2）試制費(fèi)

3.租賃費(fèi)

1.50

（1）租用儀器、設(shè)備費(fèi)用

（2）租用場地、試驗(yàn)基地費(fèi)用

8.材料費(fèi)5.00

8.72

結(jié)余0.28（1）原材料

（2）輔助材料

05研究總結(jié)01這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；02這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；03這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；研究結(jié)論關(guān)鍵問題一研究趨勢一這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；關(guān)鍵問題二研究趨勢二這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；這里輸入正文內(nèi)容這里輸入正文內(nèi)容；關(guān)鍵問題三研究趨勢三這里輸入正文內(nèi)容