报告题目:

仿生多级结构高性能生物材料用于组织修复与再生

报告人:

李天

所在单位:

中国科学院苏州生物医学工程技术研究所

报告人简介:

李天，研究员，课题组长，博士生导师。中国科学院百人计划、苏州市创新创业领军人才、苏州市U35培育计划获得者。长期从事仿生多级结构生物医用材料的设计与制备研究，聚焦其在组织再生与可穿戴电子设备等领域的智能应用。研究成果发表在Nature Communications, Science Advances, Advanced Materials, Nano letters, Advanced Science等国际期刊；申请发明专利5 项（授权 4 项），其中 1 项专利实现转让。研究成果被美国陶瓷协会、3D 打印工业、AZO Materials、新华日报等十余家国际、国内媒体进行亮点报道。现担任中国生物材料学会生物陶瓷分会第三届委员，SCI期刊BME Frontiers、Dental Research、Engineered Regeneration青年编委。

报告摘要:

复杂组织创伤如大段骨缺损、肌腱损伤等的高效修复是临床治疗中的重大挑战。尽管生物材料在生物活性与可降解性方面取得进展，但其力学性能，尤其是强度与韧性的协同优化仍存在瓶颈，限制了临床应用。根本原因在于缺乏对多维结构—性能关系的系统认知。自然界中如骨、贝壳、肌腱等天然材料通过多级结构实现性能优越性，为仿生设计提供了灵感。本研究结合矿化-自组装与3D打印技术，构建类贝壳“砖-泥”结构和类肌腱纤维束结构，实现生物陶瓷的分级构筑。实验表明，仿生多级结构显著提升材料力学性能：类贝壳结构通过裂纹偏转与层间能耗机制增强断裂韧性；类肌腱结构通过界面调控提高韧性与变形能力，避免脆性断裂。多孔结构促进细胞黏附与营养传输，具良好生物相容性与成骨活性。构效关系揭示多级结构在应力缓释、裂纹钝化与细胞响应中起关键作用。研究证实，仿生多级结构设计可实现强度、韧性与生物活性的协同优化，为高性能组织修复材料的研发提供了新策略与技术路径。