香港理工大学杭州技术创新研究院数智医美研究中心主任、理大应用生物及化学科技学系赵昕教授和杨雨禾博士（数智医美研究中心副主任）团队研发的「三维打印三周期极小曲面（TPMS）骨支架」夺得硅谷国际发明创新节（Silicon Valley International Invention and Innovation Festival，SVIIF）银奖及克罗地亚发明者联盟特别大奖。其中，银奖旨在表彰在技术、实用性或设计方面具有显著优势的产品；克罗地亚发明者联盟（Croatian Inventors' Association, CIA）特别大奖是对参展作品中最具突破性、最具潜力或对社会有重大影响的发明给予的最高荣誉。早前，该（TPMS）骨支架发明在2024年日内瓦国际发明展勇夺金奖。

       硅谷国际发明创新节于2024年7月26日至28日在美国加州圣塔克拉拉举行，是一个汇聚全球创新者、发明家、企业家和科技爱好者的盛会。此次展会，由香港理工大学杭州技术创新研究院数智医美研究中心副主任杨雨禾为团队代表，于国际舞台展示团队科研成果，联系全球投资者及商业合作伙伴，扩展国际影响力。

图1. 香港理工大学副校长（研究及创新）赵汝恒教授（右一）和杨雨禾博士（右二）代表团队领取奖章和奖牌

图2. 三维打印三周期极小曲面（TPMS）骨支架展示

三维打印三周期极小曲面（TPMS）骨支架：

三重周期性极小曲面（Triply Periodic Minimal Surface，简称TPMS）是一类具有周期性重复单元的三维曲面结构。这类结构在自然界中广泛存在，如珊瑚、松质骨等。本发明采用立体光刻三维打印和烧结技术，设计和制造了基于天然β-磷酸三钙的高分辨率的三维TPMS骨支架，具有仿生双曲面拓扑结构、高孔隙率和良好的互联性。与传统支架相比，该支架可以减少应力集中，提高机械强度，还支持人间充质干细胞（hMSCs）的附着、增殖、成骨分化和促血管生成旁分泌功能。通过转录组分析，发现该支架双曲面结构诱导了hMSCs的细胞骨架重组，使其在凸方向上表现出拉长的形态，并增强了细胞骨架的收缩。通过对兔股骨缺损和小鼠皮下植入模型的临床治疗效果评估，该支架在新骨形成和新血管生成方面表现出显著的效果。

图3. 三维打印三周期极小曲面（TPMS）骨支架展示

该发明是将生物仿生双曲面拓扑结构转化为三维骨支架的一个令人振奋的突破，揭示了双曲面结构如何影响骨生成和血管生成，从而加速骨再生。该支架具备作为简单、安全、高效和个性化骨移植物的应用潜力，并具有显著的临床转化潜力。

图4：三维打印三周期极小曲面（TPMS）骨支架调控细胞行为和促进骨组织再生

此外，该TPMS支架在医疗美容方面也展现了巨大潜力：

1用于人工皮肤：其高孔隙率和多孔结构有助于细胞的附着和扩散，并支持皮肤细胞的生长和迁移，促进皮肤伤口的愈合。

2功能性美容产品：基于TPMS结构的面膜材料具有更大的比表面积，能够促进营养物质与皮肤的作用，提高吸收效率，增强美容效果。

3医疗美容植入物与假体：使用TPMS结构的植入物可以实现轻质且坚固的结构，适合轻量化假体的制备。此外，基于3D打印的TPMS结构能够提供定制化的结构设计和力学性能，适合于个性化面部假体等复杂轮廓植入物。

4个性化医疗设备：具有TPMS结构的矫正器具可以提供个性化的支持和舒适度，用于术后恢复的支撑装置，并提供适当的力学支撑及促进愈合。

总体而言，TPMS支架在医疗美容领域，尤其是在组织工程和植入物制造领域，展示了其在个性化治疗、修复和再生方面的广泛潜力。随着技术的进步，TPMS支架未来有望在更多的医疗美容领域中发挥重要作用。