学科专业评审组:机械组
项目名称:定制化AI调控促骨活化生物陶瓷仿生骨增材制造及应用
提名单位: 中共陕西省委军民融合发展委员会办公室
提名等级:一等奖
提名单位意见: 该项目面向骨缺损精准修复和高端骨植入物国产化重大需求,历经17年攻关,首创AI赋能仿生骨多尺度智能设计、功能材料性能反演、常温生物陶瓷增材制造装备及发育能力量化评估等关键技术,形成“设计-材料-制造-评估”全链条技术体系,项目立足军民融合,为战时骨损伤快速定制修复、卫勤应急救治储备技术能力。成果总体达到国际先进水平,其中生物陶瓷仿生骨增材制造装备为国际首创。成果已在60余家三甲医院应用,已获国家三类、二类和一类NMPA注册证和生产许可证,核心专利实现转化,近三年相关产品累计销售近2亿元。项目材料完整,创新突出,应用扎实。
客观评价:

应用情况和效益:

主要知识产权目录:


主要完成人:
  1. 姓名:汪焰恩
    排名:1
    行政职务:副院长
    技术职称:教授
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目技术创造性贡献:项目负责人。参与并主持各项创新工作,对核心创新点1、2、3、4均有重要贡献。 1、发明了常温固液,实现了生物陶瓷的常温固化; 2、研究了生物陶瓷粉体强韧固化工艺,解决了陶瓷骨强韧兼容、力学匹配难题; 3、设计并研制AI+生物陶瓷骨支架生长发育评估测量技术及装备。
  2. 姓名:张驰
    排名:2
    行政职务:无
    技术职称:无
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目技术创造性贡献:1、参与研制骨支架常温中性精准制造装备,骨支架系列产品产业化; 2、参与发明了生物陶瓷羟基磷灰石粉体,解决了陶瓷材料生物活性及功能
  3. 姓名:武俊杰
    排名:3
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:中国人民解放军空军军医大学
    完成项目时所在单位:中国人民解放军空军军医大学
    对本项目技术创造性贡献:重点承担临床试验组织、生物学评价及rhBMP2与干细胞成骨分化相关研究。系统完成功能化生物陶瓷仿生骨及rhBMP2产品的安全性、有效性和临床疗效验证。
  4. 姓名:续惠云
    排名:4
    行政职务:无
    技术职称:教授
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目技术创造性贡献:主要承担功能化生物陶瓷仿生骨的生物学评价与成骨活性机制研究。在项目实施过程中,系统开展了生物陶瓷复合粉体及负载rhBMP2支架的细胞相容性、骨诱导活性和降解行为评价,建立了从细胞黏附、增殖到成骨分化的体外评价体系,支撑了功能化生物陶瓷仿生骨产品从实验室研究向临床转化的衔接。
  5. 姓名:任博
    排名:5
    行政职务:无
    技术职称:副主任医师
    工作单位:西安市红会医院(西安市骨科研究所)
    完成项目时所在单位:西安市红会医院(西安市骨科研究所)
    对本项目技术创造性贡献:提供骨缺损修复的临床需求分析、适应证筛选和影像数据支持;负责开展体外细胞实验、动物实验及必要的临床前评价,组织相关临床病例收集和随访;及时向反馈支架在生物学性能、力学适配性和可操作性等方面的改进建议
  6. 姓名:刘智胜
    排名:6
    行政职务:无
    技术职称:无
    工作单位:西北工业大学
    完成项目时所在单位:西北工业大学
    对本项目技术创造性贡献:建立骨库与患者CT驱动的仿生结构知识库,构建“CNN特征识别-GAN结构生成-有限元校核”协同设计框架,实现宏观外形、介观孔道与微观骨小梁多尺度协同仿生,输出可直接用于增材制造的结构方案。
主要完成单位情况:
  1. 单位名称:西北工业大学
    单位贡献:西北工业大学充分发挥在机械工程、材料科学与生物医学工程交叉领域的基础研究和工程化优势,牵头承担国家重点研发计划等国家级课题,组织多学科团队历经17年持续攻关,全面主导项目顶层设计、关键技术创新与成果集成。在科技创新方面,学校首创AI驱动的仿生骨多尺度智能设计方法,建立全军首个骨科创伤数据库和患者CT骨结构知识库,实现个性化仿生骨结构智能生成与精准定制;发明面向个体骨质的功能材料性能反演与细胞活性调控技术,构建仿生骨知识库与材料库,形成材料组分-工艺参数精准筛选和骨诱导-降解-力学协同调控方法;国际首创常温生物陶瓷增材制造装备,突破热敏活性物质微米级精准成形与高精度制造瓶颈,建成国内首个量产平台;创建AI赋能的仿生骨发育能力量化评估与闭环优化体系,研制骨支架渗透率测量仪,测量精度优于国外同类设备。在应用推广方面,学校主导构建“基础机理-关键技术-核心装备-注册产品-规模应用”递进式成果链和分级验证体系,推动成果在北京协和医院、西京医院等60余家三甲医院应用,助力2家企业获批Ⅲ类NMPA证书,核心专利作价1200万元转化,近三年相关产品累计销售近2亿元,有力支撑了高端骨科植入物国产化和个性化精准治疗,为项目整体科技创新和产业推广作出了核心贡献。

  2. 单位名称:中国人民解放军空军军医大学
    单位贡献:空军军医大学作为项目核心完成单位之一,充分发挥军队医院在骨创伤救治、临床资源整合和生物医学评价方面的突出优势,重点承担临床试验组织、生物学评价及rhBMP2与干细胞成骨分化相关研究。学校依托全军骨科创伤数据库和丰富临床病例资源,牵头开展多中心临床试验、适应证筛选和长期随访,系统完成功能化生物陶瓷仿生骨及rhBMP2产品的安全性、有效性和临床疗效验证,为相关产品获批Ⅲ类NMPA证书提供了关键临床证据。在生物实验方面,系统开展支架细胞相容性、骨诱导活性、降解时序及体内成骨效果评价,阐明材料与宿主骨界面整合规律。在rhBMP2与干细胞成骨分化方面,参与完成rhBMP2成熟肽临床转化,建立负载rhBMP2功能化生物陶瓷的活性评价体系;发明特异性细胞外基质ECM制备方法及基于细胞外基质调控干细胞成骨分化方法,揭示ECM微环境对干细胞定向成骨分化的调控机制,为“可发育”骨修复材料体系设计和活性优化提供了关键理论与技术支撑。学校同时推动成果在军地医院转化应用,为项目临床转化和规模化推广作出重要贡献。

  3. 单位名称:西安市红会医院(西安市骨科研究所)
    单位贡献:提供骨缺损修复的临床需求分析、适应证筛选和影像数据支持;负责开展体外细胞实验、动物实验及必要的临床前评价,组织相关临床病例收集和随访;及时向反馈支架在生物学性能、力学适配性和可操作性等方面的改进建议

完成人合作关系说明: 完成人合作关系说明:1
陕西省科技厅成果处