3D打印原料在當(dāng)代醫(yī)學(xué)中的運(yùn)用

近年來，3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)行業(yè)的研發(fā)與運(yùn)用獲得了較大的成長，這項(xiàng)技術(shù)的顯現(xiàn)為處理臨床醫(yī)學(xué)中面對(duì)的疑難癥狀供應(yīng)了締造性思路；現(xiàn)在3D打印技術(shù)首要從醫(yī)學(xué)模型、導(dǎo)板、痊愈輔具和植入物，衍生到了組織工程支架，乃至細(xì)胞、組織器官等行業(yè)。

依據(jù)所用醫(yī)用原料的特征，3D打印技術(shù)在當(dāng)代醫(yī)學(xué)行業(yè)的研發(fā)與運(yùn)用大體劃為4個(gè)層級(jí)。①生物相容性需要過低的醫(yī)用原料，比如運(yùn)用于3D打印體外診療與預(yù)判模型、導(dǎo)板、3D打印體外假肢或矯形輔具等，該行業(yè)的運(yùn)用極大地闡揚(yáng)了3D打印在個(gè)性化定制方面的優(yōu)勢(shì)，可使病人獲得更好的治愈。②滿足生物相容性，但非降解醫(yī)用原料，此類打印成品能夠成為體內(nèi)植入物，現(xiàn)在運(yùn)用原料首要有鈦合金、鈷鉻合金和鉭合金等金屬原料，也能夠是高分子等惰性原料等，此中多家3D打印金屬植入物廠商已獲取多個(gè)上市許可證書，成品已運(yùn)用于臨床。③優(yōu)良生物相容性且可降解的醫(yī)學(xué)原料，首要的運(yùn)用行業(yè)為打印組織工程支架。其需要打印的植入物不單能與生物體相容，還要擁有降解特征，在體內(nèi)絕對(duì)時(shí)間督促體內(nèi)缺損組織的生長和愈合。④活性細(xì)胞、蛋白及其余生物活性分子，該層級(jí)的生物3D打印技術(shù)也被稱作細(xì)胞3D打印技術(shù)。細(xì)胞3D打印技術(shù)能夠直接將細(xì)胞、蛋白及其余擁有生物活性的原料（比如蛋白質(zhì)，DNA，生長因子等）成為3D打印的根本單元，以3D打印的方法，直接建立組織或器官。

本文首要簡介醫(yī)用金屬、醫(yī)用聚合物、陶瓷基并且生物墨水（水凝膠類）等原料在3D打印醫(yī)學(xué)中的研發(fā)運(yùn)用及成長。醫(yī)用金屬原料

3D打印醫(yī)用金屬原料常見的有不銹鋼，鈦合金，鈷鉻合金和鉭合金等，通常用來制備植入物，現(xiàn)在首要集中在個(gè)性化骨植入物、支持性支架等。這類金屬原料擁有優(yōu)良的生物相容性，能夠滿足醫(yī)學(xué)運(yùn)用。

金屬原料最常見的打印方式是粉末床熔融，現(xiàn)在首要應(yīng)用激光和電子束的高能量源選取性領(lǐng)域熔融金屬粉末。醫(yī)用聚合物原料

3D打印醫(yī)用聚合物原料首要運(yùn)用于醫(yī)療模型與手術(shù)導(dǎo)板等，少部份原料可成為生物可降解組織工程支架和生物墨水的基質(zhì)，這種原料有聚乳酸（PLA）、聚己內(nèi)酯（PCL）、蛋白質(zhì)、多糖并且水凝膠（擁有高水含量的親水性或雙親性聚合物三維網(wǎng)絡(luò)）等聚合物。

可用來患者痊愈治愈的個(gè)性化手臂痊愈輔具。

醫(yī)用高分子打印原料擁有十分優(yōu)秀的加工功能，可應(yīng)用于多種打印技術(shù)，促使其變成生物3D打印原料中的首要原料之一。陶瓷基生物原料

醫(yī)用活性陶瓷可以模仿自然骨的礦物相、構(gòu)造并且機(jī)器功能，是抱負(fù)的仿真骨恢復(fù)原料。由此獲得各國研發(fā)者的高度看重并獲取鼎力成長，而在韌性等方面仍存在不夠。

羥基磷灰石義眼臺(tái)因?yàn)槠涑煞菖c身體無機(jī)成份類似，術(shù)后不易引發(fā)并發(fā)癥，運(yùn)用于眼球摘除或眼內(nèi)容剜出術(shù)后防備和矯正眼眶畸形。

羥基磷灰石義眼臺(tái)

羥基磷灰石粉末礦物相中磷酸鈣的批量存在，被全面運(yùn)用于陶瓷3D打印研發(fā)中。但是與金屬、聚合物相比，醫(yī)用生物陶瓷原料的運(yùn)用略微遜色，3D打印生物陶瓷的功能與實(shí)際的運(yùn)用需要有絕對(duì)差異，限定了工業(yè)化成長。生物墨水

固然，現(xiàn)在已然有研發(fā)職員借用3D打印技術(shù)和生物墨水打印出身體耳廓、腎臟乃至是心臟等活體組織，但仍面對(duì)細(xì)胞活性維持并且組織性能性貫串等艱難。醫(yī)用水凝膠、生物交聯(lián)劑和活細(xì)胞一同構(gòu)成了生物3D打印所需的“生物墨水”。不管是天然生物墨水還是合成生物墨水，其墨水原料在粘度、強(qiáng)度和生物相容性等方面有嚴(yán)密的需要。

現(xiàn)在，已有試驗(yàn)將細(xì)胞與3D打印的生物支架一同養(yǎng)成，試驗(yàn)結(jié)果也標(biāo)明細(xì)胞可以在多種三維支架上存活，以及比一般二維養(yǎng)成的成效要好。多方報(bào)導(dǎo)已然能夠打印出肌膚、角膜、軟骨、心臟、肺部、肝臟、腎臟、骨頭和血管等組織器官。比如2019年以色列特拉維夫大學(xué)的科學(xué)家借用3D打印技術(shù)，造出一顆mini版“心臟”，其擁有細(xì)胞、血管、心室和心房，固然這一人工心臟很小，唯獨(dú)兔子心臟的大小，可是科學(xué)家們期望沿著這一沖破，將來有1天可以研究出合適臨床移植的“人造心臟”，并且可以契合、恢復(fù)有缺點(diǎn)心臟的“補(bǔ)丁”。

2019年《科學(xué)》雜志封面登載了美國研發(fā)隊(duì)伍成果1個(gè)由水凝膠3D打印而成的肺模型,它擁有與身體血管、氣管構(gòu)造相近的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造,可以像肺部同樣朝周邊的血管輸送氧氣，完結(jié)“呼吸”流程。

生物醫(yī)用3D打印的運(yùn)用面對(duì)諸多限定及難點(diǎn)，但生物3D打印的組織器官仍有首要的運(yùn)用價(jià)值，特別在臨床研發(fā)階段的醫(yī)藥開發(fā)和療法測(cè)驗(yàn)等方面，可有效地減低研究本錢。

現(xiàn)階段醫(yī)用3D打印技術(shù)經(jīng)過近幾十年的成長已然獲得長足的進(jìn)步，由其在器官模型、導(dǎo)板、輔具和植入物等的運(yùn)用日趨成熟。雖然，3D打印組織、器官仍處于構(gòu)造性階段，但從生物醫(yī)學(xué)臨床需要的角度與生物醫(yī)用3D打印及其原料成長的角度而言，組織性能性器官的打印將是將來生物醫(yī)用3D打印的成長形勢(shì)。

為進(jìn)一步研發(fā)應(yīng)用于不同醫(yī)學(xué)運(yùn)用行業(yè)的高功能原料，鞭策我國醫(yī)用3D打印技術(shù)的鼎力成長，咱們需在政策疏導(dǎo)、市場(chǎng)監(jiān)控并且資金追隨等條件下，創(chuàng)建改善的醫(yī)用原料打印生產(chǎn)規(guī)范和工藝標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化專業(yè)天才的養(yǎng)成。（王晶 作家單位：西安增材生產(chǎn)國度研發(fā)院有限企業(yè)）