2023年打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的運用

打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的運用【摘要】3D打印技術(shù)能夠進(jìn)行共性化定制，給生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來了新的技術(shù)突破。本文首先概述了3D打印技術(shù)，之后就其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和進(jìn)展前景綻開了論述。

【關(guān)鍵詞】3D打印技術(shù)；生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域；應(yīng)用；進(jìn)展

1引言

19世紀(jì)末就已經(jīng)消失了3D打印思想，但真正將其付諸實踐是在20世紀(jì)80年月。經(jīng)過30多年的進(jìn)展，3D打印技術(shù)已經(jīng)獲得了長足的進(jìn)步，并以其獨特的制造模式轉(zhuǎn)變著傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，且有望實現(xiàn)一體化、共性化、社會化、可視化的生產(chǎn)方式，為社會帶來新的經(jīng)濟增長點。當(dāng)前，3D打印技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等社會各領(lǐng)域，極大地推動了第三次科技革命的進(jìn)展。3D打印技術(shù)就是通過精確掌握將原本虛擬的模型轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實的物品。假如將其應(yīng)用至生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，對組織再生工程、藥物傳輸、術(shù)前治療方案確定等方面將會產(chǎn)生不行估量的影響。

23D打印技術(shù)概述

3D打印技術(shù)又被稱為3D快速成型技術(shù)、添加制造技術(shù)或者增材制造技術(shù)，主要是以物體的數(shù)字化信息為基礎(chǔ)，經(jīng)由計算機掌握，將數(shù)字模型打印為用粉末狀金屬或者塑料等材料層層堆疊的三維實體。目前，依據(jù)沉積方法和使用材料的不同，3D打印技術(shù)可分為以下幾類。一是分層實體成型，簡稱LOM。該技術(shù)主要采納紙、金屬箔、塑料薄膜等材料，并將這些材料依次切割、膠合，如此反復(fù)直至成型。其特點是原材料價格較低，制作成本低。二是熔融沉積成型，簡稱FDM。該技術(shù)主要使用塑料纖維或者金屬絲等熱塑性材料，并將原材料加熱至熔融狀態(tài)，之后將其擠壓于工作臺上，待其冷卻就會形成一層截面，如此重復(fù)操作直至三維物體成型。其特點是污染較小、操作簡便、材料可重復(fù)利用。三是立體光固化成型，簡稱SLA。該技術(shù)主要采納液態(tài)光敏樹脂材料，將特定波長和強度的激光聚焦至材料表面，使其根據(jù)肯定挨次固化成型。因此，該技術(shù)的缺點是要求原材料是光敏材料，造價較高，且維護成本不菲。其優(yōu)點是速度較快，不需要切削工具和相關(guān)模具。四是選擇性激光燒結(jié)成型，簡稱SLS。該技術(shù)運用激光將固體粉末進(jìn)行分層燒結(jié)，并逐層疊加直至成型。五是電子束自由成型制造，簡稱EBF3。該技術(shù)主要采納電子束來溶化金屬絲，最終制成零件。其主要優(yōu)點為所需原材料較少且后續(xù)需要處理的事情較少。

33D打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1組織再生工程

目前臨床的一大難題就是人體器官的移植。一方面是由于一時之間很難找到特別合適的捐獻(xiàn)器官，另一方面是由于捐獻(xiàn)器官與移植人之間可能會消失排斥反應(yīng)。而3D打印技術(shù)的消失為人造人體組織器官帶來了突破。不同于傳統(tǒng)的組織再生工程，3D打印技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)共性化定制，依據(jù)患者的實際狀況進(jìn)行簡單、精密的組織再造，如耳廓、股骨頭等；運用計算機進(jìn)行精確操控，實現(xiàn)快速高效的標(biāo)準(zhǔn)化操作；為人體缺損的部位供應(yīng)三維立體支架材料，使組織細(xì)胞能夠在支架材料上粘附生長，削減與機體的排斥性。在此方面，國內(nèi)外已經(jīng)消失了不少勝利的案例。例如，以負(fù)載人體脂肪干細(xì)胞的水凝膠為材料制造出新型人耳支架；以負(fù)載成纖維細(xì)胞與角化細(xì)胞的膠原為材料，可促使皮膚組織再生；以3D打印技術(shù)制造的水凝膠管道模型可以誘導(dǎo)其四周的毛細(xì)血管形成微血管床等。3D打印技術(shù)目前已經(jīng)可以使生物活性分子或者細(xì)胞附著在組織支架材料上實現(xiàn)組織再生，并在血管、皮膚組織工程方面有了較大突破，同時在共性化器官打印方面也有著寬闊的應(yīng)用前景。

3.2藥物傳輸系統(tǒng)

抱負(fù)狀態(tài)下的藥物輸送系統(tǒng)能夠盡可能地削減副作用，并保持藥效的穩(wěn)定。若將3D打印技術(shù)引進(jìn)此系統(tǒng)，則不僅能夠依據(jù)實際要求進(jìn)行不同孔徑的三維立體藥物載體的制備，還能將其植入支架材料實現(xiàn)對藥物的直接負(fù)載，直接促進(jìn)組織再生。例如，在聚乳酸基材中混合呋喃妥因與羥基磷灰石材料，并利用3D打印技術(shù)制備出緩釋片劑，使其能夠有效地抑制金黃色葡萄球菌的生長，實現(xiàn)了給藥緩釋系統(tǒng)的共性化定制；復(fù)合負(fù)載血管內(nèi)皮生長因子VEGF的明膠微粒和3D打印支架材料，使VEGF能夠在植入部位起到緩釋的作用，并促進(jìn)植入部位的血管生成等。

3.3術(shù)前治療方案確定

3D打印技術(shù)可以快速且精確地復(fù)制簡單模型，從而達(dá)到速度和質(zhì)量的統(tǒng)一。在外科手術(shù)之前，通過CT掃描和3D打印技術(shù)將缺損部位通過模型直觀、精確地呈現(xiàn)出來，為醫(yī)患間的溝通溝通供應(yīng)了便利，同時也有助于醫(yī)生在模型上進(jìn)行術(shù)前設(shè)計和模擬，由此提升手術(shù)的精確性。將數(shù)字化設(shè)計和3D打印技術(shù)結(jié)合在一起，不僅有利于術(shù)前的精確模擬，還能提升術(shù)后療效判定的精確?????率。

43D打印技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)展前景

3D打印技術(shù)目前已然成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一大討論熱點，有著寬闊的進(jìn)展前景。其一大優(yōu)勢就是制造出的支架可以與缺損部分實現(xiàn)共性化匹配，使原位修復(fù)成為可能。隨著科技的進(jìn)展，多噴頭3D打印技術(shù)消失，為新一代生物仿生材料的制作供應(yīng)了技術(shù)支