醫用生物3D打印材料應用發展與展望(2)
由于生物玻璃材料具有降解性和生物活性，能夠誘導骨組織的再生，因此在骨組織工程的研究領域被作為組織工程支架材料廣泛應用，在無機非金屬材料領域具有非常廣闊的應用前景。研究者曾用生物玻璃材料制備出猴子大腿骨，植入其體內，經一定時間后取出研究，發現再生的猴子骨細胞已長入生物玻璃的網狀結構內，且結合非常緊密；并且，經力學實驗測試發現這種人造骨比原骨力學性能更優。2011年，美國華盛頓州立大學的研究人員采用３Ｄ打印技術將磷酸鈣打印出一種像骨骼的結構，可在分解前作為新骨骼細胞生長所需的支架，已在動物身上成功進行了試驗，取得了令人滿意的結果。生物玻璃良好的生物相容性結合３Ｄ打印精確成型、快速制造、個性化等諸多優點，必定在組織工程支架材料以及個性化醫療領域取得新的突破。
由于上述的醫用陶瓷材料都需要在高溫條件下加工成型，所以醫用陶瓷材料的３Ｄ打印加工通常分為兩個階段：
1.陶瓷粉末與熔點較低的粘結劑混合均勻后在激光照射下燒結出所設計的模型，但是此時的模型只是在粘結劑的作用下將陶瓷粉末粘結成型，力學性能較差，無法滿足應用要求；
2.在激光燒結后，需要將陶瓷制品放到馬弗爐中進行二次燒結。陶瓷粉末的粗細與粘結劑的用量都會影響到陶瓷制品的性能，陶瓷粉末越細越有利于二次燒結時晶粒生長，陶瓷層的質量越好；粘結劑的用量越大，激光燒結過程越容易，但是會造成二次燒結時零件收縮變大，使制品達不到尺寸精度要求。二次燒結過程的溫度控制也會對３Ｄ打印陶瓷制品的性能產生影響。
2.3醫用高分子材料
近年，生物醫用高分子材料可謂異軍突起，成為發展最快的生物醫學材料。生物醫用高分子材料的發展從最開始僅僅利用現成的高聚物到利用合成反應在分子水平上設計合成具有特殊功能的高聚物。目前研究又進入了一個新的階段，尋找具有主動誘導、刺激人體損傷組織再生修復的一類生物活性材料成為熱點。３Ｄ打印高分子耗材需要經過特殊處理，還需要加入粘合劑或者光固化劑，且對材料的固化速度、固化收縮率等有很高的要求。不同的打印技術對材料的要求都不相同，但是都需要材料的成型過程快速精確，材料能否快速精確的成型直接關系到打印的成敗。由于生物醫用材料直接與生物系統作用，除了各種理化性質要求外，生物醫學材料必須具有良好的生物相容性，生物醫學材料的開發比其他功能材料的開發具有更嚴格的審核程序，所以對用于生物醫學領域的３Ｄ打印高分子材料的研究才剛剛起步。
韓國浦項科技大學Ｃｈｏ等以ＰＰＦ為原料，通過利用光固化立體印刷技術（SLA）制備的多孔支架具有與人松質骨相似的力學性質，且支架能促進成纖維細胞的黏附與分化。此外，通過將ＰＰＦ支架移植到兔皮下或顱骨缺損部位的實驗結果表明，PPF支架會在動物體內引起溫和的軟組織和硬組織響應，如移植２周后會出現炎性細胞、血管生成和結締組織形成，第８周后炎性細胞密度降低并形成更規則的結締組織。與傳統組織工程支架相比，３Ｄ打印組織工程支架可以隨意設計形狀、尺寸、孔的結構和孔隙率等，研究者可以根據不同組織的修復要求來選擇需要打印出的支架結構。ＰａｕｌｉｕｓＤａｎｉｌｅｖｉｃｉｕｓ等采用激光三維打印技術成功制備了三維多孔的聚乳酸（PLA）組織工程支架，并對支架的孔隙率對細胞粘附、生長、繁殖等生理特性的影響進行了一系列的研究。
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