3D打印技术在生物医学中的应用研究

黄辰雨

摘要：目前，3D打印技术已被应用在多个领域，因其能够生产出传统技术无法实现的产品，所以备受生物医学科学研究的重视。本文主要讨论3D打印技术的基本概念及其在口腔种植、给药系统和治疗规划等方面的应用，并预测了3D打印技术未来在生物医学科学中的作用以及主要发展目标。

关键词：3D打印;生物医学;发展目标

1生物3D打印基本概念

生物3D打印是以细胞、生长因子、活性物质为主要成分，在“增材制造”原理的基础上进行多学科重构专业生物“打印机”。是以对人体组织器官进行模拟打印并且能够实际应用为目标的再生医学技术[1]。

2 3D打印技术在生物医学领域的应用

2.1 口腔种植领域

目前，种植牙技术已经越发成熟并广泛应用于临床，植入材料以纯钛以及钛合金材料为主。钛能够较好抗腐蚀，但是弹性模量较高，导致应力阻碍，从而使种植无法顺利完成[2]。现如今，实际应用的种植体，全部是通过一体化模式进行统一量产，大部分牙齿需要在三个月的时间分两期种植，在此时间段，患者的骨量将会有部分损失。因此，无需长时间等待的即刻种牙技术是未来研究重点。

2.2 药物输送系统

随着3D打印技术的不断发展和广泛应用，给药系统的研究和开发成为关键一环。优秀的给药系统能够提供稳定和持续的药物作用释放，并尽可能地延长对靶细胞、组织以及器官的药物作用时间，同时最大限度地降低副作用。把3D打印技术用于给药系统，不但能够依照需要制造三维药物载体，而且也能够直接把药物加载到三维植入式支架中，从而实现抗炎以及促使组织再生的作用。

2.3 医学诊断与术前治疗计划确定

3D打印技术能够高效率且准确地复制出复杂模型的特性，在医学诊断，尤其是术前治疗方案制定方面有重要作用。在外科领域，应用3D打印技术，不但能够直接准确地反映缺损状态以及植入物的形状，有利于医患沟通，还能有利于术前设计，有效增加手术的准确性和成功率。

2.4 其他应用

3D打印技术具有精度较高，利于携带等优点，能够应用在战场上，对受伤人员的伤口进行紧急修复和救治。这方面的应用已经得到美国国防部的认可，并且投入资金对其支持。除此之外，研究人员还发现，利用生物材料按照规律模拟打印出动物心脏后，其模拟心脏的细胞可以规律跳动，说明3D打印出的心脏能够实现部分功能。把羊水里的干细胞打印后，再添加一些骨分化因子，成功得到具有功能的骨组织，这种技术叫做羊水干细胞技术，极具有突破性。

3生物3D打印技术的发展方向

3D打印技术应该归属于替代类的技术，传统技术无法完成时，可以用3D打印技术来替代完成。但也不是无论什么都能应用3D打印技术，且为了能够实现产业化，利用3D打印技术生产出的产品一定要有利润，如此才能有动力持续发展。

4生物3D打印的产业化

即使实验成功了，也无法保证就能够成功实现产业化。产业化不仅仅是研究一定的成果，而是要把研究成果规模化生产，这是个比较复杂的过程。由于医疗类的产品大多是要用于人体，因此一定要确保遵守国家相关规定，并且经过大量试验，能够满足和保证安全性以及有效性。产品要想流入正规医疗市场，必须要获得上市注册证书。现如今主要的注册证包括FDA，CE，CFDA三个组织的证书，此种注册证非常重要，是产品产业化的关键。无细胞的能够修复组织的3D打印技术从研究到进入市场，至少需五六年时间。而具有活性细胞的打印产品到目前为止还无法上市，能上市的时间基本未知。即便如此，3D打印技术仍是重点研究方向。

目前，进入市场的3D打印产品主要包括髋臼杯、颅骨以及打印面骨等，属于不能降解类。其中，应用3D打印技术生产出的脑膜组织与人体脑膜十分接近，临床应用上效果喜人。

5生物3D打印技术各阶段研究目标分析

生物3D技术主要是从纳米、微米、厘米以及分米变化而来的。其中，纳米和分米级别的打印技术现如今全部得到应用，并获得相应成果。而厘米级的打印技术主要是应用在血管以及组织类，目前还没有办法实现，各国研究者正在积极研发中。而分米级是利用3D打印技术来模拟心脏、肝肾等人体关键器官，这也将是未来努力研究的方向。

6结语

综上所述，3D打印技术能够应用在口腔种植、给药系统、生物模拟打印以及组织修复等多个方面，是生物医学领域的研究重点，但是，现在还存在一些问题，例如打印的稳定性，材料相容性以及響应性等。目前，各国已经投入大量人力物力研究相关领域，相信在不久的将来，3D打印技术将会越发广泛的应用在生物医学领域，为人类健康做出更多贡献。

参考文献

[1]覃丽苗，缪季峰，韦燕枝，王朋朋.3D打印技术在医学中的应用[J].卫生职业教育，2021，39（11）：45-48.

[2]李洪军.3D打印技术在口腔医学中的应用现状[J].临床医药文献电子杂志，2018，5（A4）：237.