3D生物打印技術(shù)的臨床應(yīng)用

3D生物打印技術(shù)的臨床應(yīng)用

1  人造毛細(xì)血管   德國的Gunter Tovar博士已經(jīng)利用3D 打印技術(shù)制造出人工血管。雖然早在20世紀(jì)50年代，人造血管就已經(jīng)被研制成功，但僅限于大動(dòng)脈血管，對于 直徑在6 mm 以下的靜脈血管或者毛細(xì)血管的研究上，一直沒有取得突破性進(jìn)展。主要原因是，人造毛細(xì)血管不僅需要足夠細(xì)小，而 且還要有能和真實(shí)血管媲美的彈性和生物相容性。德國科學(xué)家用3D 打印雙光子聚合和生物功能化修飾制作出的毛細(xì)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(jié)合，有可能使構(gòu)造的組織/器官實(shí)現(xiàn)再血管化。

2  人造骨骼   人體骨骼形態(tài)極不規(guī)則，個(gè)體形態(tài) 差異較大，因此，成批制造人工骨骼意義不大，而個(gè)性化定制人工骨骼在臨床應(yīng)用中有廣泛需求。 瑞士伯恩塞爾醫(yī)院的Christian Weinand領(lǐng)導(dǎo)的研究小組成功復(fù)制了他自己的拇指骨。解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院關(guān)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(jī)。該科王富友博士用其打印了教學(xué)實(shí)體器官，還用打印出來的“ 人造器官” 為患者講解手術(shù)方案，未來有望用于人體實(shí)驗(yàn)。

3D 打印用于人工骨的構(gòu)建時(shí)，根據(jù)使用材料的不同，可以分為 3 種工藝：
①黏結(jié)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(jié)劑的添加會影響骨骼材料的生物活性，因此，該技術(shù)不能應(yīng)用于成形人體骨骼。
②光 敏材料三維打印運(yùn)動(dòng)方式最為簡單，噴頭選擇性地噴出實(shí)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(dāng)前廣泛用于骨骼構(gòu)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(jī)鹽配置而成的骨水泥，不需要添加黏合劑或光敏介質(zhì)，有利于維 持細(xì)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(shù)成為人體骨骼3D 成形領(lǐng)域的主導(dǎo)方向。上 海交通大學(xué)、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)的研究者們在此技術(shù)上均取得了不同程度的成果。

3  口腔醫(yī)學(xué)   類似于人體骨骼，牙齒的形態(tài)、結(jié)構(gòu)亦相當(dāng)復(fù)雜，組織結(jié)構(gòu)構(gòu)成多樣，為了適應(yīng)牙槽的結(jié)構(gòu)，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(shù)進(jìn)行牙再生存在眾多難以解決的問題。而三維生物打印技術(shù)是可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助成型技術(shù)設(shè)計(jì)的，以滿足個(gè)性化生產(chǎn)的需求，因此，三維打印技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)也有著廣泛的應(yīng)用。 北京大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院薛世華等已經(jīng)成功進(jìn)行了人牙髓細(xì)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(xì)胞作為種子細(xì)胞，海藻酸  鈉-明膠水溶膠作為支架材料，進(jìn)行三維打印。打印后，將獲得的三維生物打印結(jié)構(gòu)體浸入完全培養(yǎng)基進(jìn)行后加工培養(yǎng)。經(jīng)評測，打印后的細(xì)胞體存活率可達(dá)(87±2)% 。該研究表明生物打印技術(shù)在人牙齒組織工程中應(yīng)用的可行性，未來有望應(yīng)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(lǐng)域的三維修復(fù)方案。此方案將Objet Eden 系列三維打印機(jī)與3Shape Dental System 2010 進(jìn)行無縫整合，完成牙科領(lǐng)域的三維修復(fù)設(shè)計(jì)和三維原型制作。它涵蓋了從三維印模掃描、應(yīng)用3Shape Dental System 完成計(jì)算機(jī)輔助成型設(shè)計(jì)、運(yùn)用3Shape CAM bridge 專屬CAM軟件編輯/修復(fù)三維數(shù)據(jù)，直至在Objet Eden系列三維打印機(jī)上完成最終生產(chǎn)和制作等一系列的工作流程。