3D打印原料在当代医学中的运用

近年来，3D打印技术在医学行业的研发与运用获得了较大的成长，这项技术的显现为处理临床医学中面对的疑难症状供应了缔造性思路；现在3D打印技术首要从医学模型、导板、痊愈辅具和植入物，衍生到了组织工程支架，乃至细胞、组织器官等行业。

依据所用医用原料的特征，3D打印技术在当代医学行业的研发与运用大体划为4个层级。①生物相容性需要过低的医用原料，比如运用于3D打印体外诊疗与预判模型、导板、3D打印体外假肢或矫形辅具等，该行业的运用极大地阐扬了3D打印在个性化定制方面的优势，可使病人获得更好的治愈。②满足生物相容性，但非降解医用原料，此类打印成品能够成为体内植入物，现在运用原料首要有钛合金、钴铬合金和钽合金等金属原料，也能够是高分子等惰性原料等，此中多家3D打印金属植入物厂商已获取多个上市许可证书，成品已运用于临床。③优良生物相容性且可降解的医学原料，首要的运用行业为打印组织工程支架。其需要打印的植入物不单能与生物体相容，还要拥有降解特征，在体内绝对时间督促体内缺损组织的生长和愈合。④活性细胞、蛋白及其余生物活性分子，该层级的生物3D打印技术也被称作细胞3D打印技术。细胞3D打印技术能够直接将细胞、蛋白及其余拥有生物活性的原料（比如蛋白质，DNA，生长因子等）成为3D打印的根本单元，以3D打印的方法，直接建立组织或器官。

本文首要简介医用金属、医用聚合物、陶瓷基并且生物墨水（水凝胶类）等原料在3D打印医学中的研发运用及成长。医用金属原料

3D打印医用金属原料常见的有不锈钢，钛合金，钴铬合金和钽合金等，通常用来制备植入物，现在首要集中在个性化骨植入物、支持性支架等。这类金属原料拥有优良的生物相容性，能够满足医学运用。

金属原料最常见的打印方式是粉末床熔融，现在首要应用激光和电子束的高能量源选取性领域熔融金属粉末。医用聚合物原料

3D打印医用聚合物原料首要运用于医疗模型与手术导板等，少部份原料可成为生物可降解组织工程支架和生物墨水的基质，这种原料有聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）、蛋白质、多糖并且水凝胶（拥有高水含量的亲水性或双亲性聚合物三维网络）等聚合物。

可用来患者痊愈治愈的个性化手臂痊愈辅具。

医用高分子打印原料拥有十分优秀的加工功能，可应用于多种打印技术，促使其变成生物3D打印原料中的首要原料之一。陶瓷基生物原料

医用活性陶瓷可以模仿自然骨的矿物相、构造并且机器功能，是抱负的仿真骨恢复原料。由此获得各国研发者的高度看重并获取鼎力成长，而在韧性等方面仍存在不够。

羟基磷灰石义眼台因为其成份与身体无机成份类似，术后不易引发并发症，运用于眼球摘除或眼内容剜出术后防备和矫正眼眶畸形。

羟基磷灰石义眼台

羟基磷灰石粉末矿物相中磷酸钙的批量存在，被全面运用于陶瓷3D打印研发中。但是与金属、聚合物相比，医用生物陶瓷原料的运用略微逊色，3D打印生物陶瓷的功能与实际的运用需要有绝对差异，限定了工业化成长。生物墨水

固然，现在已然有研发职员借用3D打印技术和生物墨水打印出身体耳廓、肾脏乃至是心脏等活体组织，但仍面对细胞活性维持并且组织性能性贯串等艰难。医用水凝胶、生物交联剂和活细胞一同构成了生物3D打印所需的“生物墨水”。不管是天然生物墨水还是合成生物墨水，其墨水原料在粘度、强度和生物相容性等方面有严密的需要。

现在，已有试验将细胞与3D打印的生物支架一同养成，试验结果也标明细胞可以在多种三维支架上存活，以及比一般二维养成的成效要好。多方报导已然能够打印出肌肤、角膜、软骨、心脏、肺部、肝脏、肾脏、骨头和血管等组织器官。比如2019年以色列特拉维夫大学的科学家借用3D打印技术，造出一颗mini版“心脏”，其拥有细胞、血管、心室和心房，固然这一人工心脏很小，唯独兔子心脏的大小，可是科学家们期望沿着这一冲破，将来有1天可以研究出合适临床移植的“人造心脏”，并且可以契合、恢复有缺点心脏的“补丁”。

2019年《科学》杂志封面登载了美国研发队伍成果1个由水凝胶3D打印而成的肺模型,它拥有与身体血管、气管构造相近的网络构造,可以像肺部同样朝周边的血管输送氧气，完结“呼吸”流程。

生物医用3D打印的运用面对诸多限定及难点，但生物3D打印的组织器官仍有首要的运用价值，特别在临床研发阶段的医药开发和疗法测验等方面，可有效地减低研究本钱。

现阶段医用3D打印技术经过近几十年的成长已然获得长足的进步，由其在器官模型、导板、辅具和植入物等的运用日趋成熟。虽然，3D打印组织、器官仍处于构造性阶段，但从生物医学临床需要的角度与生物医用3D打印及其原料成长的角度而言，组织性能性器官的打印将是将来生物医用3D打印的成长形势。

为进一步研发应用于不同医学运用行业的高功能原料，鞭策我国医用3D打印技术的鼎力成长，咱们需在政策疏导、市场监控并且资金追随等条件下，创建改善的医用原料打印生产规范和工艺标准，强化专业天才的养成。（王晶 作家单位：西安增材生产国度研发院有限企业）