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1、3D打印骨组织工程支架在生物医学领域的研究（综述）摘要：3D打印技7（t（Three-DimentionalPrinting,3DP）,又称3D快速成型技术或增材制造技术，是20世纪80年代后期开始逐渐兴起的一项新兴制造技术，它以数字化、网络化、个性化、定制化为特点，被认为是推动第3次工业革命的核心技术，目前已被各国作为战略化新兴产业大力发展，不仅越来越广泛地应用于航空航天、工业设计、纳米传感器、艺术等领，也引起生物医学界极大关注，在组织再生工程、口腔材料、药物传输等领域展现出光明前景，本文将就3D打印技术在生物医学
2、领域的应用作一综述。Abstract:Three-DimentionalPrinting,alsoknownas3Drapidprototypingtechnologyormanufacturingtechnology,isanewmanufacturingtechnologyinlate1980s,whichischaracterizedbydigital,networking,personalized,isconsideredtobethecoretechnologyofthethirdindustrialrev
3、olution,hasbeendevelopedasastrategicemergingindustries,notonlymorewidelyusedinaerospace,industrialdesign,nanosensors,artandotherfields,butalsocausedgreatconcerninthebiomedicalfield,intissueregeneration,oralmaterials,drugdeliveryandotherfieldstoshowabrightfuture
4、.1.应用背景1.13D打印技术的原理和分类3D打印是以计算机数字模型文件为基础，按照“分层制造、逐层叠加”原理，将粉末金属或高分子塑料等可粘合材料通过3D打印系统逐层精确地打卬叠加最终获得任意复杂形状产品的新型数字化成型技术。根据使用原料和成型技术不同大致可分为以下儿类：光固化立体印刷（SLA）,熔融沉积成型（FDM）,选择性激光烧结（SLS）,三维喷印（3DP）等。使用的材料主要有：粘接材料、熔融材料、光固化材料、生物组织活性细胞材料等。1.2骨组织工程的发展条件目前临床由于感染、肿瘤、创伤导致骨缺损的患者相当多
5、见，但由于自体骨有限及人工骨免疫排斥反应等问题导致治疗情况不佳。骨组织工程支架的不断发展给患者带来了希望。经典的骨组织工程支架必须具有良好的细胞和组织相容性、良好的降解性和可吸收性、适宜的孔隙率和孔隙相通性的三维立体结构、良好的力学强度、支架形状个体化等特征骨组织工程支架的制备方法很多，与其他方法相比，3D打印技术制备的骨组织工程支架在支架个性化、精确性、机械强度、孔隙调节、空间结构复杂性方面有独特优势。通过3D打印技术制备与骨模量相似、多孔、可诱导细胞分化、支撐细胞增殖、可降解的骨支架是医学领域的一个新研究。1.现
6、阶段研究2」可用于3D打印的材料常用的3D打印材料可分为金属材料、高分子材料和无机非金属材料三大类，其中用量最大、范围最广、成型方式最多的材料为高分子材料，其主要包括高分子丝材、光敏树脂及高分子粉末3种形式。3D打卬的原材料佼为特殊，必须能够液化、丝化、粉末化，打卬后乂能重新结合起来。对金属粉末而言，材料的粒度分布、松装密度、氧含量、流动性等性能的要求会更高；对活体器官而言，如何维持细胞的活性及其功能尤为重要。特别是对于医疗器械专用材料，大多需要进行严格的生物学评价，以防止各类生物性风险的发生。“材料研制难度大、评价
7、周期长，它既是医学3D打印技术开发的难点也是核心。”一位来口企业界的人士表示，金属粉末原料如钛合金和高温合金，高规格的原料基本只能依靠进口解决，价格髙、周期长。较为常用的有ABS树脂、PLA树脂、PC树脂等。但ABS树脂有较大的收缩率，表面会发生卷曲；PLA树脂的脆性大，且在体内降解后呈酸性；PC树脂屮存在双酚A,双酚A是一种致癌物质，会被人体吸收。因此均不能应用于骨组织工程支架领域。近期研究发现，胶原蛋白-生物玻璃(CO-BG)材料是一种可用的材料。力学实验表明，无论从孔径大小、应力应变曲线、成分组成上来看，CO-
8、BG都有良好的应用前景。胶原蛋白可以生物降解且无毒，生物玻璃(SiO2-CaO-P2O5)可以提供细胞增长所需要的支撑强度，有良好的生物相容性。加入生物玻璃后可以大大减轻胶原的溶胀行为，从而提高了支架结构的稳定性[14]o虽然还未实行，但CO-BG复合材料用于骨组织工程的确有巨大的潜力。2.23D打印技术待解决的问题2.2.13D打印行业标准除
