3D生物打印技术的临床应用

3D生物打印技术的临床应用

1  人造毛细血管   德国的Gunter Tovar博士已经利用3D 打印技术制造出人工血管。虽然早在20世纪50年代，人造血管就已经被研制成功，但仅限于大动脉血管，对于 直径在6 mm 以下的静脉血管或者毛细血管的研究上，一直没有取得突破性进展。主要原因是，人造毛细血管不仅需要足够细小，而 且还要有能和真实血管媲美的弹性和生物相容性。德国科学家用3D 打印双光子聚合和生物功能化修饰制作出的毛细血管，具有良好的弹性和人体相容性，不但可以用于替换坏死的血管，还能与人 造器官结合，有可能使构造的组织/器官实现再血管化。

2  人造骨骼   人体骨骼形态极不规则，个体形态 差异较大，因此，成批制造人工骨骼意义不大，而个性化定制人工骨骼在临床应用中有广泛需求。 瑞士伯恩塞尔医院的Christian Weinand领导的研究小组成功复制了他自己的拇指骨。解放军第三军医大学西南医院关节研究中心已经拥有自己的立体打印骨骼的三维打印机。该科王富友博士用其打印了教学实体器官，还用打印出来的“ 人造器官” 为患者讲解手术方案，未来有望用于人体实验。

3D 打印用于人工骨的构建时，根据使用材料的不同，可以分为 3 种工艺：
①黏结材料三维打印所用喷头大多为压电式喷头，易造成喷嘴阻塞，且其黏结剂的添加会影响骨骼材料的生物活性，因此，该技术不能应用于成形人体骨骼。
②光 敏材料三维打印运动方式最为简单，喷头选择性地喷出实体材料和支撑材料，可在室温下操作，是理想的骨骼打印方法，其 局限性在于当前广泛用于骨骼构造的生物材料是羟基磷灰石，其自身不是光敏材料，所以必需与光敏材料混合使用，从而影响了骨骼的生物活性。
③熔融材料三维打印成形，可采用由磷灰石和骨骼所需的有机盐配置而成的骨水泥，不需要添加黏合剂或光敏介质，有利于维 持细胞的活性；由螺杆挤压式喷头喷射成形，不会 造成阻塞现象；不需要 紫外光照射固化，只需要惰性气体迅速冷却即可，使其可在室温下操作。因此，该技术成为人体骨骼3D 成形领域的主导方向。上 海交通大学、西安交通大学、清华大学的研究者们在此技术上均取得了不同程度的成果。

3  口腔医学   类似于人体骨骼，牙齿的形态、结构亦相当复杂，组织结构构成多样，为了适应牙槽的结构，牙齿生长及发展变化的趋势亦完全不同，因此，用传统的组织工程技术进行牙再生存在众多难以解决的问题。而三维生物打印技术是可以进行计算机辅助成型技术设计的，以满足个性化生产的需求，因此，三维打印技术在口腔医学也有着广泛的应用。 北京大学口腔医学院薛世华等已经成功进行了人牙髓细胞共混物的三维生物打印。该课题组采用酶联合消化法原代培养人牙髓细胞作为种子细胞，海藻酸  钠-明胶水溶胶作为支架材料，进行三维打印。打印后，将获得的三维生物打印结构体浸入完全培养基进行后加工培养。经评测，打印后的细胞体存活率可达(87±2)% 。该研究表明生物打印技术在人牙齿组织工程中应用的可行性，未来有望应用于牙再生工程。
据百度网页新闻搜索得知，Objet公司与3Shape公司日前宣布，两家公司已合作研发出牙科领域的三维修复方案。此方案将Objet Eden 系列三维打印机与3Shape Dental System 2010 进行无缝整合，完成牙科领域的三维修复设计和三维原型制作。它涵盖了从三维印模扫描、应用3Shape Dental System 完成计算机辅助成型设计、运用3Shape CAM bridge 专属CAM软件编辑/修复三维数据，直至在Objet Eden系列三维打印机上完成最终生产和制作等一系列的工作流程。