3D打印组织工程支架的构建研究进展

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1、万方数据堡墼至垦垫垄查!!!!篁!!旦篁!!童：篁型：塑些垫呈坠竺』』竺坠里垒兰些：：!!；墅兰里些；!些垒——：——：—：兰3D打印组织工程支架的构建研究进展曹志强，孙吉鹏，李欣阳，曹东兵，柳云恩，刘龙，侯明晓[关键词]3D打印技术；组织工程；支架材料[中国图书资料分类号]R319；R329[文献标志码]A[文章编号]2095—140X(2016)11-0001-05[DOI]10．3969／j．issn．2095-140X．2016．11．001目前大多数疾病治疗，如脑卒中、心肌缺血等，都是以减少或是预防组织的进一步损伤为主，而不是修复和再生组织。而很多药物在治疗炎症因子释放同时反

2、而抑制了组织的再生¨1。因此，患者往往伴随着慢性组织损害。导致生活质量逐渐下降并且健康花费逐年增多。而再生医学和组织工程学的目的是以恢复和再生损伤组织功能为目的。组织再生过程一般以支架开始，其基本要求是带有支持营养功能的三维结构，有利于细胞长入或浸润生长。传统方法制作的支架缺陷较多，如孑L径、立体结构精准度差，机器强度过高及内作用力过高等⋯。此外，传统工艺制作的支架不能调整细胞种植密度，导致手工植人细胞时贴合不精确¨。。根据需要和组织的功能来精密地排列细胞，如内皮细胞同心排列形成血管，成骨细胞则需要矿化排列等。3D打印技术很好地解决了这些传统工艺的缺点，能够更加精准地制作复杂精细的生物

3、3D结构，能更有效地促进功能组织的再生p。。目前3D打印支架是以逐层打印方法为主，还有直接打印、融合沉淀造模、选择性激光切割技术等方法。这些技术可以制作从纳米到毫米的组织工程支架。然而，可打印支架的生物材料并不多，还受到打印技术的限制。本文就目前可用于3D打印支架的材料和技术进行综述。13D打印支架材料临床对于外科金属植入物的基本要求是：①毒副作用小，不致癌，不引起细胞的突变与组织反应，无磁性；②具有一定的强度和抗疲劳性能，低弹性模[基金项目]总后卫生部重大项目新上项目(AMSl4L008)【作者单位]110016沈阳，沈阳军区总医院泌尿外科(曹志强、刘龙)，全军重症(战)创伤救治中心

4、实验室(曹志强、李欣阳、曹东兵、柳云恩、侯明晓)；264000山东烟台，烟台警备区侦察船运大队卫生队(孙吉鹏)[通讯作者]侯明晓，E-mail：houmingxia0188@163．com量，高抗磨性，材料易于制造，价格适当；③化学性能较稳定，耐腐蚀性强；④与人体组织相容性好，不引起中毒和过敏等反应。对金属植入物性能应从其生物功能性及生物相容性进行验证。生物功能性是使所制备的植入体完成某种功能的一系列性能，主要指力学性能。生物相容性是指植入物有效、长期在体内或体表持续行使这种功能的能力，主要指金属对周围组织及细胞的影响。而抗腐蚀性能力涉及生物功能性、相容性两方面。支架材料要有利于作为细

5、胞链接、增殖和分化的基底，还必须能够有效对抗细胞生长扩增中产生的作用力，降解后最好成为氧气、营养成分及代谢废物，以免形成不必要的组织。另外，需要具备一定的机械强度，以对抗每天组织内部细胞的变化以及人体的活动。目前还有一些天然衍生材料如海藻盐、壳聚糖、胶原、纤维连接蛋白、透明质酸，与合成材料相比，它们的优势是先天生物学功能，其内部有现成的细胞外基质(ECM)，对后期形成真正的ECM具有优势，在促进细胞链接、增殖和分化方面也比合成的高分子材料好‘4。。但是合成的高分子材料有更好的机械强度，更高的可加工性和可控的降解速率¨o。缺点是合成的高分子材料支架相对生物活性低，容易促进肌细胞生长。而且

6、由于材料本身一般疏水性较高，不利于细胞的黏附¨。，这导致细胞的增殖和分化受到影响，从而形成的组织不标准。为了达到替代ECM作用，打印的支架还必须具有生物学活力，具有一定的机械强度，容易制作，降解时间可控，为了达到这些复杂的要求，需要人造的和天然的高分子材料混合应用∽1。1．1金属支架用于3D打印支架管的人造或天然生物材料很大程度上取决于应用哪种打印技术。3D金属打印技术有多种，目前较成熟的主要有选择性激光熔化(SelectiveLaserMelting，SLM)、电子束选择性熔化(ElectronBeamSelectiveMelting，EBM)、激光成形(LaserEngineere

7、dNetShaping，LENS)。目万方数据前用于3D打印的金属粉末材料主要有钛合金、钴铬合金、不锈钢等，3D打印对原料的要求较高，必须纯净度高、球形度好、粒径分布窄、氧含量低、粉末粒径细小，还要具备良好的可塑性、流动性等特点。由于金属材料具有类似骨一样的机械强度，所以在骨组织再生中应用最多"o。目前临床常用的生物植人金属包括不锈钢、铬合金、钛合金、镍钛记忆合金。但这些已成功用于2D支架制作的金属材料如何顺利应用于3D打印还有很多工作要做。目