La estructura y composición del hueso natural muestran cambios graduales. La mayoría de los andamios óseos preparados por ingeniería de tejidos óseos con materiales y estructuras simples presentan dificultades para satisfacer las necesidades de reparación de defectos óseos. Basado en la estructura y composición de los huesos largos naturales, este estudio propuso una nueva tecnología de preparación de andamios óseos, el proceso de formación de compuesto de doble fase. Basado en el uso compuesto de múltiples biomateriales, se diseñó un modelo de andamio óseo con estructura biónica de hueso largo natural con gradiente de estructura de poros de andamio óseo y cambios graduales de concentración de material a lo largo de la dirección radial. Diferente del método tradicional de usar múltiples boquillas para lograr un gradiente de concentración de material en el andamio, el proceso de formación de compuesto de doble fase en este estudio logró la preparación de impresión 3D continua de andamios óseos con un gradiente gradual de concentración de material al controlar la velocidad de extrusión de materiales desde dos barriles de alimentación hacia una cámara de mezcla cerrada con una boquilla. A través de la caracterización morfológica y el análisis de propiedades mecánicas, los resultados mostraron que BS-G (andamios de hueso largo con gradiente radial preparados por el proceso de formación de compuesto de doble fase) tenían cambios obvios de gradiente de estructura de poros y cambios de gradiente de concentración de material, mientras que BS-T (andamios de hueso largo con gradiente radial preparados imprimiendo tres concentraciones de material en regiones separadas) tenía un gradiente discontinuo con límites obvios entre las partes. La resistencia a la compresión de BS-G fue de 1,00 +/- 0,19 MPa, que fue mayor que la resistencia a la compresión de BS-T, y la resistencia a la compresión de BS-G también satisfizo las necesidades de reparación de defectos óseos. Los resultados de los ensayos de cultivo celular in vitro mostraron que BS-G no tenía citotoxicidad. En un modelo experimental de rata Sprague-Dawley, los análisis de sangre y las secciones de órganos clave no mostraron diferencias significativas entre el grupo experimental y el grupo de control. Se verificó que el BS-G preparado tenía buena biocompatibilidad y sienta las bases para el estudio posterior del efecto de reparación ósea de andamios de hueso largo con gradiente radial en animales grandes.