3D打印技术在生物医用材料领域应用展望

2018-06-18 03:22

四、生物3D打印与生物医用材料产业

生物3D打印对生物医用材料的要求极其苛刻，不仅要考虑材料本身的理化性质，还要考虑安全性、生物相容性、可降解性和生物活性等。虽然，一些生物医用材料包括:医用金属与非金属、医用陶瓷、高分子聚合物、生物墨水等被3D打印技术使用，取得了一些研发和应用成果，但是能够完整实现需求的种类极少，可应用产业的更是凤毛麟角。通过上述对比生物3D打印与生物医用材料产业发现，制约生物3D打印产业发展的主要因素为:

①生物医用材料种类繁多，需求特点各异，生物3D打印均要求相关材料快速精确成型，并在满足各种理化性质要求的同时满足生物学和医学使用要求，还要经历漫长而严格的使用审批程序。

②开发出具有生物活性和较好加工性能的生物材料是制约3D打印产业发展的瓶颈因素之一。开发新型的适用于生物3D打印的生物医用材料是一个挑战性的难题，目前仅能实现无活性的骨及关节等植入物小批量生产。突破这一瓶颈需要投入巨大体量资金用于新型生物医用材料的技术创新和产品研发。

③生物3D打印本身的个性化特点，不同个体对于生物3D打印产品的需求是千变万化的，尤其是使用到人体组织，需要考虑个体差异性、时效性和需求个性化，无法大规模化批量生产。

④3D打印技术本身的技术创新和工程学优化也是制约生物3D打印技术不能规模化生产的主要因素。

但是，通过比较也很清晰的呈现出生物医用材料产业的迅猛发展为生物3D打印的产业发展提供了契机和可能。全球范围内已经使用3D打印技术批量生产的骨科植入物表现出来的市场需求和市场潜力已经预示着生物3D打印产业的未来。随着生物医用材料产业继续深入发展和3D打印技术在计算机程序以及机械方面的快速发展，生物3D打印产业也将出现更多很多的发展机遇。

五、展望

随着生物医用材料产业与3D打印技术的不断发展完善，生物3D打印将迎来前所未有的发展契机，未来产业将有无限可能。另一方面，也要清晰地认识到，目前生物3D打印产业化还有一段漫长而艰难的路要走，大部分研究处于研究阶段，进一步应用临床和规模化生产仍面临诸多挑战和难题。

适用于3D打印技术的生物材料已经成为研究热点，开发出更多生物相容性好，包含活性组分，机械强度能够满足体内植入需求的材料成为新的研究高地。例如，以水凝胶作为材料基质的生物墨水，为避免打印过程中3D打印机的喷头堵塞，在喷墨成型过程中需要材料保持较低的粘度，但是这又导致了材料机械性能低不满足植入需求。开发出适用于生物3D打印的新型符合个性需求的适当机械性能、稳定的扩散系数、较好的生物相容性的生物医用材料是未来产业发展面临的巨大的挑战和契机。

作者：李军男(北京新材料发展中心)

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