医用生物3D打印材料应用发展与展望(2)
由于生物玻璃材料具有降解性和生物活性，能够诱导骨组织的再生，因此在骨组织工程的研究领域被作为组织工程支架材料广泛应用，在无机非金属材料领域具有非常广阔的应用前景。研究者曾用生物玻璃材料制备出猴子大腿骨，植入其体内，经一定时间后取出研究，发现再生的猴子骨细胞已长入生物玻璃的网状结构内，且结合非常紧密；并且，经力学实验测试发现这种人造骨比原骨力学性能更优。2011年，美国华盛顿州立大学的研究人员采用３Ｄ打印技术将磷酸钙打印出一种像骨骼的结构，可在分解前作为新骨骼细胞生长所需的支架，已在动物身上成功进行了试验，取得了令人满意的结果。生物玻璃良好的生物相容性结合３Ｄ打印精确成型、快速制造、个性化等诸多优点，必定在组织工程支架材料以及个性化医疗领域取得新的突破。
由于上述的医用陶瓷材料都需要在高温条件下加工成型，所以医用陶瓷材料的３Ｄ打印加工通常分为两个阶段：
1.陶瓷粉末与熔点较低的粘结剂混合均匀后在激光照射下烧结出所设计的模型，但是此时的模型只是在粘结剂的作用下将陶瓷粉末粘结成型，力学性能较差，无法满足应用要求；
2.在激光烧结后，需要将陶瓷制品放到马弗炉中进行二次烧结。陶瓷粉末的粗细与粘结剂的用量都会影响到陶瓷制品的性能，陶瓷粉末越细越有利于二次烧结时晶粒生长，陶瓷层的质量越好；粘结剂的用量越大，激光烧结过程越容易，但是会造成二次烧结时零件收缩变大，使制品达不到尺寸精度要求。二次烧结过程的温度控制也会对３Ｄ打印陶瓷制品的性能产生影响。
2.3医用高分子材料
近年，生物医用高分子材料可谓异军突起，成为发展最快的生物医学材料。生物医用高分子材料的发展从最开始仅仅利用现成的高聚物到利用合成反应在分子水平上设计合成具有特殊功能的高聚物。目前研究又进入了一个新的阶段，寻找具有主动诱导、刺激人体损伤组织再生修复的一类生物活性材料成为热点。３Ｄ打印高分子耗材需要经过特殊处理，还需要加入粘合剂或者光固化剂，且对材料的固化速度、固化收缩率等有很高的要求。不同的打印技术对材料的要求都不相同，但是都需要材料的成型过程快速精确，材料能否快速精确的成型直接关系到打印的成败。由于生物医用材料直接与生物系统作用，除了各种理化性质要求外，生物医学材料必须具有良好的生物相容性，生物医学材料的开发比其他功能材料的开发具有更严格的审核程序，所以对用于生物医学领域的３Ｄ打印高分子材料的研究才刚刚起步。
韩国浦项科技大学Ｃｈｏ等以ＰＰＦ为原料，通过利用光固化立体印刷技术（SLA）制备的多孔支架具有与人松质骨相似的力学性质，且支架能促进成纤维细胞的黏附与分化。此外，通过将ＰＰＦ支架移植到兔皮下或颅骨缺损部位的实验结果表明，PPF支架会在动物体内引起温和的软组织和硬组织响应，如移植２周后会出现炎性细胞、血管生成和结缔组织形成，第８周后炎性细胞密度降低并形成更规则的结缔组织。与传统组织工程支架相比，３Ｄ打印组织工程支架可以随意设计形状、尺寸、孔的结构和孔隙率等，研究者可以根据不同组织的修复要求来选择需要打印出的支架结构。ＰａｕｌｉｕｓＤａｎｉｌｅｖｉｃｉｕｓ等采用激光三维打印技术成功制备了三维多孔的聚乳酸（PLA）组织工程支架，并对支架的孔隙率对细胞粘附、生长、繁殖等生理特性的影响进行了一系列的研究。
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