3D生物打印技術的臨床應用

3D生物打印技術的臨床應用

1  人造毛細血管   德國的Gunter Tovar博士已經(jīng)利用3D 打印技術制造出人工血管。雖然早在20世紀50年代，人造血管就已經(jīng)被研制成功，但僅限于大動脈血管，對于 直徑在6 mm 以下的靜脈血管或者毛細血管的研究上，一直沒有取得突破性進展。主要原因是，人造毛細血管不僅需要足夠細小，而 且還要有能和真實血管媲美的彈性和生物相容性。德國科學家用3D 打印雙光子聚合和生物功能化修飾制作出的毛細血管，具有良好的彈性和人體相容性，不但可以用于替換壞死的血管，還能與人 造器官結合，有可能使構造的組織/器官實現(xiàn)再血管化。

2  人造骨骼   人體骨骼形態(tài)極不規(guī)則，個體形態(tài) 差異較大，因此，成批制造人工骨骼意義不大，而個性化定制人工骨骼在臨床應用中有廣泛需求。 瑞士伯恩塞爾醫(yī)院的Christian Weinand領導的研究小組成功復制了他自己的拇指骨。解放軍第三軍醫(yī)大學西南醫(yī)院關節(jié)研究中心已經(jīng)擁有自己的立體打印骨骼的三維打印機。該科王富友博士用其打印了教學實體器官，還用打印出來的“ 人造器官” 為患者講解手術方案，未來有望用于人體實驗。

3D 打印用于人工骨的構建時，根據(jù)使用材料的不同，可以分為 3 種工藝：
①黏結材料三維打印所用噴頭大多為壓電式噴頭，易造成噴嘴阻塞，且其黏結劑的添加會影響骨骼材料的生物活性，因此，該技術不能應用于成形人體骨骼。
②光 敏材料三維打印運動方式最為簡單，噴頭選擇性地噴出實體材料和支撐材料，可在室溫下操作，是理想的骨骼打印方法，其 局限性在于當前廣泛用于骨骼構造的生物材料是羥基磷灰石，其自身不是光敏材料，所以必需與光敏材料混合使用，從而影響了骨骼的生物活性。
③熔融材料三維打印成形，可采用由磷灰石和骨骼所需的有機鹽配置而成的骨水泥，不需要添加黏合劑或光敏介質，有利于維 持細胞的活性；由螺桿擠壓式噴頭噴射成形，不會 造成阻塞現(xiàn)象；不需要 紫外光照射固化，只需要惰性氣體迅速冷卻即可，使其可在室溫下操作。因此，該技術成為人體骨骼3D 成形領域的主導方向。上 海交通大學、西安交通大學、清華大學的研究者們在此技術上均取得了不同程度的成果。

3  口腔醫(yī)學   類似于人體骨骼，牙齒的形態(tài)、結構亦相當復雜，組織結構構成多樣，為了適應牙槽的結構，牙齒生長及發(fā)展變化的趨勢亦完全不同，因此，用傳統(tǒng)的組織工程技術進行牙再生存在眾多難以解決的問題。而三維生物打印技術是可以進行計算機輔助成型技術設計的，以滿足個性化生產(chǎn)的需求，因此，三維打印技術在口腔醫(yī)學也有著廣泛的應用。 北京大學口腔醫(yī)學院薛世華等已經(jīng)成功進行了人牙髓細胞共混物的三維生物打印。該課題組采用酶聯(lián)合消化法原代培養(yǎng)人牙髓細胞作為種子細胞，海藻酸  鈉-明膠水溶膠作為支架材料，進行三維打印。打印后，將獲得的三維生物打印結構體浸入完全培養(yǎng)基進行后加工培養(yǎng)。經(jīng)評測，打印后的細胞體存活率可達(87±2)% 。該研究表明生物打印技術在人牙齒組織工程中應用的可行性，未來有望應用于牙再生工程。
據(jù)百度網(wǎng)頁新聞搜索得知，Objet公司與3Shape公司日前宣布，兩家公司已合作研發(fā)出牙科領域的三維修復方案。此方案將Objet Eden 系列三維打印機與3Shape Dental System 2010 進行無縫整合，完成牙科領域的三維修復設計和三維原型制作。它涵蓋了從三維印模掃描、應用3Shape Dental System 完成計算機輔助成型設計、運用3Shape CAM bridge 專屬CAM軟件編輯/修復三維數(shù)據(jù)，直至在Objet Eden系列三維打印機上完成最終生產(chǎn)和制作等一系列的工作流程。