今年，要問什么科技名詞最熱？3D打印可謂是首屈一指。3D打印技術(shù)被稱為"桌面上的創(chuàng)意工廠"。先用相關(guān)軟件將產(chǎn)品圖紙轉(zhuǎn)化為3D圖像數(shù)據(jù)并上傳電腦，放入相應(yīng)的材料后，打印噴頭就會(huì)根據(jù)圖像數(shù)據(jù)逐層將東西打印出來，再堆疊在一起成為一個(gè)立體物品。由于采用"添加制造技術(shù)"，因此更加節(jié)省原材料和人工，而且可制作形態(tài)各異的物品。理論上，只要電腦可以設(shè)計(jì)出的造型，3D打印機(jī)均可打印出來。

      3D 打印技術(shù)的基本制造過程是按照"分層制造、逐層疊加"的原理。例如，可以根據(jù)CT 等成像數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)3D 建模轉(zhuǎn)換后，再以STL 格式文件輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，并分層成二維切片數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)控制的3D 打印系統(tǒng)進(jìn)行逐層打印，疊加后最終獲得三維產(chǎn)品。 生物醫(yī)用高分子材料是以醫(yī)用為目的,用于和活體組織接觸,具有診斷、治療或替換機(jī)體中組織、器官或增進(jìn)其功能的高分子材料。在功能高分子材料領(lǐng)域, 生物醫(yī)用高分子材料可謂異軍突起, 目前已成為發(fā)展最快的一個(gè)重要分支。

然而，讓3D打印與生物醫(yī)用高分子相碰撞會(huì)產(chǎn)生什么樣絢麗的火花呢？

在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，生物3D打印技術(shù)所具有的快速性、準(zhǔn)確性，及擅長(zhǎng)制作復(fù)雜形狀實(shí)體的特性使它在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用前景。為什么？每個(gè)人的身體構(gòu)造、病理狀況都存在特殊性和差異化，當(dāng)3D打印與醫(yī)學(xué)影像建模、與仿真技術(shù)結(jié)合之后，就能夠在人工假體、植入體、人工組織器官的制造方面產(chǎn)生巨大的推動(dòng)效應(yīng)。

（一）3D打印生物醫(yī)用高分子

正如上文所說，四年前仍舊是高精尖技術(shù)的3D打印手段已經(jīng)被廣泛運(yùn)用在科學(xué)研究的各種領(lǐng)域，而它在生物醫(yī)用高分子領(lǐng)域的驚人應(yīng)用拓展和巨大市場(chǎng)需求使得這二者的結(jié)合迅猛發(fā)展。其中，概括起來，3D打印生物醫(yī)用高分子的具體可操作的實(shí)現(xiàn)手段分為以下四種：

1．光固化立體印刷

光固化立體印刷技術(shù)( SLA) 使用的原料為液態(tài)光敏樹脂，也可在其中加入其他材料形成復(fù)合材料。它是采用計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光束以計(jì)算機(jī)模型的各分層截面為路徑逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)內(nèi)的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合或光交聯(lián)反應(yīng)后固化，當(dāng)一層固化完成后，在垂直方向移動(dòng)工作臺(tái)，使先前固化的樹脂表面覆蓋一層新的液態(tài)樹脂，逐層掃描、固化，最終獲得三維原型。

SLA 技術(shù)具有高精度、性能穩(wěn)定、產(chǎn)品力學(xué)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是成型產(chǎn)品需要清洗除去雜質(zhì)，可能造成產(chǎn)品變形。SLA 技術(shù)是目前技術(shù)最成熟和應(yīng)用最廣的3D 打印技術(shù)．該技術(shù)獲得的3D 成型材料具有可調(diào)控的孔尺寸、孔隙率、貫通性和孔分布。

脂肪族聚酯由于具有良好的生物相容性和可調(diào)節(jié)的生物降解性能，因此目前被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用領(lǐng)域。以脂肪族聚酯為原料的3D 打印成型技術(shù)也受到了越來越多的關(guān)注。

日本東京醫(yī)科大學(xué)的Matsuo 等以聚( L-乳酸/HA)為原料，制備了可吸收多孔托架，輔助牙齒移植材料一起，用于下頜骨腫瘤切除后的下頜骨重建，獲得了比金屬鈦支架更好的修復(fù)效果。

水凝膠是一種具有高水含量的親水性或雙親性聚合物三維網(wǎng)絡(luò)。由于水凝膠具有良好的生物相容性，以及與人體軟組織相似的力學(xué)性質(zhì)，因此被廣泛應(yīng)用于組織工程支架材料與藥物的可控釋放中。目前，傳統(tǒng)的水凝膠制備方法主要是通過高分子鏈間的化學(xué)反應(yīng)或物理相互作用，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)水凝膠外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控。而3D打印技術(shù)則能實(shí)現(xiàn)對(duì)材料外部形態(tài)和內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控，有利于調(diào)控細(xì)胞的分布，以及材料與生物體的匹配，因此具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

康奈爾大學(xué)的Butcher以PEG-DA / 藻酸鹽復(fù)合原料制備了主動(dòng)脈瓣水凝膠支架, 該水凝膠的彈性模量可變。制備較大的瓣膜可獲得更高的精確度。種植于水凝膠支架上的豬主動(dòng)脈瓣間質(zhì)細(xì)胞在培養(yǎng)21 天后具有接近100% 的存活率。

2．熔融沉積成型

熔融沉積成型( FDM) 是采用熱熔噴頭，使得熔融狀態(tài)的材料按計(jì)算機(jī)控制的路徑擠出、沉積，并凝固成型，經(jīng)過逐層沉積、凝固，最后除去支撐材料，得到所需的三維產(chǎn)品。FDM 技術(shù)所使用的原料通常為熱縮性高分子，包括ABS、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯等。該技術(shù)特點(diǎn)是成型產(chǎn)品精度高、表面質(zhì)量好、成型機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無環(huán)境污染等，但是其缺點(diǎn)是操作溫度較高。

近年來，利用FDM 技術(shù)制備生物醫(yī)用高分子材料也受到越來越多的重視，尤其是以脂肪族聚酯為原料制備生物可降解支架材料，取得了相當(dāng)多的進(jìn)展。

新加坡南洋理工大學(xué)的Teoh 等使用PCL 為原料，通過FDM 技術(shù)制備了蜂窩狀、內(nèi)部完全貫通的可降解3D 組織工程支架。材料的孔隙率與壓縮性質(zhì)具有高度的相關(guān)性。人初級(jí)成纖維細(xì)胞與材料共培養(yǎng)后，3～ 4 周后發(fā)現(xiàn)細(xì)胞完全充滿支架的空隙。當(dāng)將表面含有骨髓間充質(zhì)細(xì)胞的3D 支架移植到豬眼眶的創(chuàng)口后，獲得比沒有支架材料或沒有種植細(xì)胞的支架更好的新骨形成效果。該結(jié)果表明，這種3D 打印的PCL 支架可望應(yīng)用于骨軟骨修復(fù)方面。

3．選擇性激光燒結(jié)

選擇性激光燒結(jié)( SLS) 是采用激光束按照計(jì)算機(jī)指定路徑掃描，使工作臺(tái)上的粉末原料熔融、粘結(jié)固化。當(dāng)一層掃描完畢，移動(dòng)工作臺(tái)，使固化層表面鋪上新的粉末原料，經(jīng)過逐層掃描粘結(jié)，獲得三維材料。與SLA 技術(shù)通過紫外光逐層引發(fā)液態(tài)樹脂原料發(fā)生聚合或交聯(lián)反應(yīng)不同，SLS 技術(shù)是通過激光產(chǎn)生高溫使粉末原料表面熔融、相互粘結(jié)來形成三維材料。  SLS 技術(shù)常用的原料包括塑料、陶瓷、金屬粉末等。其優(yōu)點(diǎn)是加工速度快，且無需使用支撐材料，但缺點(diǎn)是成型產(chǎn)品表面較粗糙，需后處理，加工過程中會(huì)產(chǎn)生粉塵和有毒氣體，而且持續(xù)高溫可能造成高分子材料的降解，以及生物活性分子的變形或細(xì)胞的凋亡。

(責(zé)任編輯：admin)

• 未來，3D打印將為供應(yīng)鏈帶
• 選區(qū)激光熔化SLM過程中打
• 3D打印熱潮已過，下步將如
• 干貨：3D打印在一汽大眾汽
• 3D打印機(jī)為何能在環(huán)保問題
• 3D打印為供應(yīng)鏈帶來意想不

• ·未來，3D打印將為供應(yīng)鏈帶來哪些改變？
• ·選區(qū)激光熔化SLM過程中打印腔室氣體均
• ·3D打印熱潮已過，下步將如何發(fā)展！
• ·干貨：3D打印在一汽大眾汽車研發(fā)與生產(chǎn)
• ·3D打印機(jī)為何能在環(huán)保問題上扮演著重要
• ·3D打印為供應(yīng)鏈帶來意想不到的改變
• ·各類3D打印成型技術(shù)在汽車研發(fā)中的對(duì)比
• ·全自動(dòng)化金屬3D打印生產(chǎn)工廠，試運(yùn)行2