3D打印技術在生物醫學中的應用研究

黃辰雨

摘要：目前，3D打印技術已被應用在多個領域，因其能夠生產出傳統技術無法實現的產品，所以備受生物醫學科學研究的重視。本文主要討論3D打印技術的基本概念及其在口腔種植、給藥系統和治療規劃等方面的應用，并預測了3D打印技術未來在生物醫學科學中的作用以及主要發展目標。

關鍵詞：3D打印;生物醫學;發展目標

1生物3D打印基本概念

生物3D打印是以細胞、生長因子、活性物質為主要成分，在“增材制造”原理的基礎上進行多學科重構專業生物“打印機”。是以對人體組織器官進行模擬打印并且能夠實際應用為目標的再生醫學技術[1]。

2 3D打印技術在生物醫學領域的應用

2.1 口腔種植領域

目前，種植牙技術已經越發成熟并廣泛應用于臨床，植入材料以純鈦以及鈦合金材料為主。鈦能夠較好抗腐蝕，但是彈性模量較高，導致應力阻礙，從而使種植無法順利完成[2]。現如今，實際應用的種植體，全部是通過一體化模式進行統一量產，大部分牙齒需要在三個月的時間分兩期種植，在此時間段，患者的骨量將會有部分損失。因此，無需長時間等待的即刻種牙技術是未來研究重點。

2.2 藥物輸送系統

隨著3D打印技術的不斷發展和廣泛應用，給藥系統的研究和開發成為關鍵一環。優秀的給藥系統能夠提供穩定和持續的藥物作用釋放，并盡可能地延長對靶細胞、組織以及器官的藥物作用時間，同時最大限度地降低副作用。把3D打印技術用于給藥系統，不但能夠依照需要制造三維藥物載體，而且也能夠直接把藥物加載到三維植入式支架中，從而實現抗炎以及促使組織再生的作用。

2.3 醫學診斷與術前治療計劃確定

3D打印技術能夠高效率且準確地復制出復雜模型的特性，在醫學診斷，尤其是術前治療方案制定方面有重要作用。在外科領域，應用3D打印技術，不但能夠直接準確地反映缺損狀態以及植入物的形狀，有利于醫患溝通，還能有利于術前設計，有效增加手術的準確性和成功率。

2.4 其他應用

3D打印技術具有精度較高，利于攜帶等優點，能夠應用在戰場上，對受傷人員的傷口進行緊急修復和救治。這方面的應用已經得到美國國防部的認可，并且投入資金對其支持。除此之外，研究人員還發現，利用生物材料按照規律模擬打印出動物心臟后，其模擬心臟的細胞可以規律跳動，說明3D打印出的心臟能夠實現部分功能。把羊水里的干細胞打印后，再添加一些骨分化因子，成功得到具有功能的骨組織，這種技術叫做羊水干細胞技術，極具有突破性。

3生物3D打印技術的發展方向

3D打印技術應該歸屬于替代類的技術，傳統技術無法完成時，可以用3D打印技術來替代完成。但也不是無論什么都能應用3D打印技術，且為了能夠實現產業化，利用3D打印技術生產出的產品一定要有利潤，如此才能有動力持續發展。

4生物3D打印的產業化

即使實驗成功了，也無法保證就能夠成功實現產業化。產業化不僅僅是研究一定的成果，而是要把研究成果規模化生產，這是個比較復雜的過程。由于醫療類的產品大多是要用于人體，因此一定要確保遵守國家相關規定，并且經過大量試驗，能夠滿足和保證安全性以及有效性。產品要想流入正規醫療市場，必須要獲得上市注冊證書。現如今主要的注冊證包括FDA，CE，CFDA三個組織的證書，此種注冊證非常重要，是產品產業化的關鍵。無細胞的能夠修復組織的3D打印技術從研究到進入市場，至少需五六年時間。而具有活性細胞的打印產品到目前為止還無法上市，能上市的時間基本未知。即便如此，3D打印技術仍是重點研究方向。

目前，進入市場的3D打印產品主要包括髖臼杯、顱骨以及打印面骨等，屬于不能降解類。其中，應用3D打印技術生產出的腦膜組織與人體腦膜十分接近，臨床應用上效果喜人。

5生物3D打印技術各階段研究目標分析

生物3D技術主要是從納米、微米、厘米以及分米變化而來的。其中，納米和分米級別的打印技術現如今全部得到應用，并獲得相應成果。而厘米級的打印技術主要是應用在血管以及組織類，目前還沒有辦法實現，各國研究者正在積極研發中。而分米級是利用3D打印技術來模擬心臟、肝腎等人體關鍵器官，這也將是未來努力研究的方向。

6結語

綜上所述，3D打印技術能夠應用在口腔種植、給藥系統、生物模擬打印以及組織修復等多個方面，是生物醫學領域的研究重點，但是，現在還存在一些問題，例如打印的穩定性，材料相容性以及響應性等。目前，各國已經投入大量人力物力研究相關領域，相信在不久的將來，3D打印技術將會越發廣泛的應用在生物醫學領域，為人類健康做出更多貢獻。

參考文獻

[1]覃麗苗，繆季峰，韋燕枝，王朋朋.3D打印技術在醫學中的應用[J].衛生職業教育，2021，39（11）：45-48.

[2]李洪軍.3D打印技術在口腔醫學中的應用現狀[J].臨床醫藥文獻電子雜志，2018，5（A4）：237.