图1. 增材制造锌合金样品的微观组织分析：(a-d) 打印态纯 Zn 及不同工艺下 Zn-3Mg 合金样品致密度分析，(e-h) 打印态纯 Zn 及 Zn-3Mg 合金样品扫描面光镜下灰白交织的微观组织，（i-k） 纯 Zn 及 Zn-3Mg 合金样品灰白区域的局部微观组织，(l) Zn 及 Zn-3Mg 合金样品 EDS 分析，(m-p) 纯 Zn 及 Zn-3Mg 合金样品建造面光镜下的微观组织，(q-s) Zn-3Mg合金样品 TEM 分析，(t) Mg2Zn11第二相的尺寸分布。

      近年来，增材制造（AM）可生物降解多孔锌合金作为一种有前途的骨替代材料逐渐兴起，因其适中的降解速率、良好的生物相容性、内联通的微孔结构以及优良的力学性能而受到越来越多的关注。尽管先前已有报道指出AM锌合金多孔支架能够匹配松质骨的力学性能，但匹配皮质骨的力学性能仍然是一个巨大的挑战。为了克服这一挑战，北京科技大学王鲁宁教授团队开发了AM Zn-3Mg合金。作者使用激光粉床熔融技术制备Zn-3Mg合金，并将其与纯锌进行了对比。AM Zn-3Mg合金展现了显著细化的晶粒和交错的α-Zn/Mg2Zn11独特微观结构。实心Zn-3Mg样品的压缩性能远超其拉伸性能，压缩屈服强度高达601 MPa，极限应变超过60%。基于此，作者设计并制造了具有实心内核的功能梯度多孔结构，在整体孔隙率保持60%的条件下达到了模拟皮质骨的力学性能，包括压缩屈服强度超过120 MPa和弹性模量约20 GPa。降解性能方面，Zn-3Mg样品的生物降解速率低于纯锌，并且可以通过调整AM工艺参数进行调节。生物性能方面，与纯锌相比，Zn-3Mg样品还表现出更好的生物相容性，包括更高的代谢活性和增强的MC3T3细胞成骨行为。总体而言，这些结果标志着AM多孔可生物降解金属在仿皮质骨力学性能方面迈出了关键一步，突显了基于AM多孔锌合金的支架在治疗承重骨缺损中的潜在临床应用价值。

图2. 增材制造功能梯度 Zn-3Mg 支架的性能评价：(a, b)极小曲面和金刚石功能梯度支架的显微 CT 分析，(c, d) 打印方向和建造方向上样品的反极图面分布图，（e，f）{0001}极图，（g）压缩应力-应变曲线，(h，i) 支架的体外降解行为，(j) MC3T3细胞活性， (k-n) 活/死染色结果。

黄成聪：论文共同第一作者，北京科技大学材料科学与工程学院博士。

      王鲁宁：论文通讯作者，北京科技大学副校长，材料科学与工程学院教授，博士生导师。国家重大人才工程计划入选者，中组部海外高层次青年专家，科技部中青年科技创新领军人才。任北京科技大学副校长，材料科学与工程学部主任，兼任北京材料基因工程高精尖创新中心副主任。主要从事新型医用金属材料的研究开发工作，特别是可降解锌合金及其在骨科、齿科和介入等临床中的应用。先后承担国家自然科学基金重点和面上项目、国家重点研发计划项目等10余项。采用材料高效设计技术实现了可降解锌合金从成分设计、制备加工到支架产品的全流程组织与性能和形状尺寸控制，主持了首个可降解锌合金界面螺钉/带袢锌板临床试验。近5年获得国家科技进步二等奖2项、省部级技术发明一等奖2项，在Advanced Materials、Acta Biomaterialia、Corrosion Science等期刊发表SCI论文70余篇，授权发明专利30余项，其中部分专利已转让/授权企业实施应用。

论文信息：

      该项工作得到了国家重点研发计划(2023YFB3813000)、国家自然科学基金项目(52201294, 52231010, 52071028, 52105421)、中国博士后科学基金项目(2022M710345)、北京市自然科学基金项目(L212014)、北京市科技新星交叉项目(20220484178)、中央高校基本科研业务费专项和青年教师国际交流与成长计划项目(QNXM20220022)、广东省自然基金(2022A1515011621)的资助。