D打印在生物医学的应用
3D打印技术在生物科技研究中的应用

3D打印技术在生物科技研究中的应用近年来,随着3D打印技术的快速发展,其在各个领域的应用愈发广泛。
尤其是在生物科技研究中,3D打印技术正发挥着重要的作用。
通过将生物材料打印成复杂的结构,研究人员可以模拟和重建人体器官、组织和细胞,从而推动医疗治疗、组织工程和药物研发的进步。
首先,3D打印技术在生物科技研究中的应用范围十分广泛。
它可以用于生物医学模型的制作,从而帮助医生更好地理解和研究人体组织和器官结构。
例如,通过3D打印技术,医生可以根据患者的CT或MRI扫描结果,打印出一个精确的三维模型,帮助他们更好地规划手术操作,提高手术的精确度和安全性。
此外,3D打印技术还可以用于生物材料的制备和组织工程的研究。
通过打印生物材料,研究人员可以制造出具有复杂结构和功能的人造组织和器官。
这对于研究细胞行为、疾病治疗和药物筛选等方面有重要意义。
例如,研究人员可以利用3D打印技术制造出人造血管和心脏组织,用于药物测试和疾病模拟,从而加速新药研发的速度。
另外,3D打印技术还可以用于生物传感器和生物医疗器械的制造。
通过打印微型结构,研究人员可以制造出高灵敏度和高精度的生物传感器,用于检测和监测生物体内的分子和细胞。
这对于医学诊断和治疗方案的制定有重要的意义。
同时,3D打印技术还可以用于制造个性化的医疗器械,如义肢和假体,满足不同患者的个性化需求。
然而,3D打印技术在生物科技研究中还面临一些挑战和限制。
首先,生物材料的选择和特性对打印结果的影响较大,需要更加深入的研究。
其次,打印复杂组织和器官的精度和可行性仍然存在难题,需要进一步解决。
此外,3D打印技术的成本较高,限制了其广泛应用的范围。
为了进一步推动3D打印技术在生物科技研究中的应用,我们可以采取一系列的措施。
首先,加强生物材料的研发和优化,使其更适合于3D打印技术。
其次,加强多学科领域的合作和交流,促进3D打印技术与生物科技的融合。
第三,加大对于3D打印技术的投资和支持,提高技术设备的性能和使用便捷性。
D打印技术在医学中应用PPT课件

专业人才匮乏
目前缺乏具备D打印技术的专 业人才,需要加强人才培养和
引进。
04
D打印技术在医学的未来展望
D打印技术在医学领域的发展趋势
精细化制造
随着3D打印技术的不断进步,未来医 学领域的打印精度将更高,能够制造 出更精细的医疗设备和植入物。
生物相容性材料
个性化治疗
随着基因编辑和细胞培养技术的发展, 未来医学领域将更加注重个性化治疗, 3D打印技术将为个性化治疗提供更多 可能性。
药物3D打印
01
药物3D打印是一种将药 物粉末逐层堆积成三维 实体的制造技术。
02
通过药物3D打印,可以 制造出具有特定形状、 大小和释放速率的个性 化药物。
03
药物3D打印有助于提高 药物的疗效、降低副作 用和改善患者的用药体 验。
04
药物3D打印技术仍处于 研究阶段,需要进一步 的临床验证和法规审批。
D打印技术在医学中应用 PPT课件
• D打印技术概述 • D打印技术在医学领域的应用 • D打印技术在医学中的优势与挑战 • D打印技术在医学的未来展望
01
D打印技术概述
D打印技术的定义与原理
定义
D打印技术是一种增材制造技术 ,通过逐层堆积材料来构建三维 物体。
原理
D打印设备在计算机控制下,根 据三维模型的数据,将材料逐层 堆积,最终形成实物。
利用3D打印技术制造出高精度、高 质量的医疗器械,提高医疗设备的 可靠性和安全性。
THANKS
感谢观看
03
D打印技术在医学中的优势与挑战
D打印技术在医学中的优势
个性化定制
D打印技术可以根据患者的具体需求和生 理结构,定制出更加贴合患者需求的医疗
生物医学工程中的三维打印技术应用

生物医学工程中的三维打印技术应用在现代医学领域中,生物医学工程一直是一个备受关注的学科。
随着技术的不断进步,3D打印技术在这个领域中发挥着越来越重要的作用。
本文旨在探讨生物医学工程中的3D打印技术应用。
一、3D打印技术的发展3D打印技术最初出现于20世纪80年代,随着时间的推移,这项技术不断发展壮大。
如今,它已经成为人们所熟知的基础设施之一。
3D打印技术的快速发展离不开计算机软件技术的发展以及材料技术的不断完善。
通过3D打印技术,不仅能够打印出各种实物模型,甚至能够打印出各种复杂的器官或组织,这为生物医学工程领域的研究提供了巨大的便利。
二、应用领域1. 手术仿真通过3D打印技术,可以将医学图像资料打印出来,形成真实的模型,供医生进行手术模拟或培训。
这种方法可以大大减少手术中的风险,提高手术的成功率。
手术仿真可以不仅可以在创伤性手术之前,在植入心脏起搏器等其他医疗手段之前,进行3D打印模型的打印和临床实践、锻炼操作的机会,而且有助于解决CAD模型和带有真实手感感受的器官模型之间的技术断层。
2. 器官移植3D打印技术在生物医学领域的最重要应用之一就是“生物打印”。
通过3D打印技术,可以将细胞和其他生物材料打印到特定的细胞培养基中,使它们能够形成任何形状或尺寸的器官,如心脏、肝脏、肾脏等。
在通过尝试不同材料和组织结构的匹配和测试,我们可以了解3D打印技术如何打印带有活性细胞的生命器官,从而帮助生物医学工程师和科学家更好地理解器官和组织的构造和功能,进而为器官移植和再生医学研究打下基础。
3. 矫形器械在矫形器械方面,3D打印技术能够打印出符合患者个体化需求的定制化矫形器械,可以避免过多的操作并增加患者的安全性,同时也可以出现由于支具托起的感觉等问题,尞给病患带来更舒适的感觉。
三、技术融合生物医学工程在与3D打印技术相结合时,也需要融入其他技术。
例如,三维扫描技术可以对患者进行个体化的模型构建,3D扫描数据可以与心电图、磁共振等医学检查数据进行融合,提高诊断和治疗效果,增强3D打印技术的应用实现。
3D打印技术在医学领域的应用

3D打印技术在医学领域的应用随着科技的不断发展,3D打印技术越来越常见。
不仅在工业生产中得到广泛应用,而且在医学领域中也逐渐发挥了重要作用。
3D打印技术的优势在于可以快速精准地打印出所需物品的模型或实物,因此在医学领域中也得到了广泛的应用。
一、生物模型打印生物模型打印是一种利用3D打印技术制造人体模型的方法。
利用医学影像技术对患者身体部位进行扫描,生成3D模型数据,然后利用3D打印技术把3D模型打印成真正的模型。
大家可以去百度搜索一下生物模型打印的图例,这些模型可以完美地模拟人体器官的形态结构,将医疗器械的营销进行更智能的推广,再给医生、患者和医学教育者带来更准确的信息。
通过3D打印技术打印出的生物模型可以更准确地了解人体的解剖结构,并为医生提供更好的手术策划和仿真训练机会。
二、医疗器械打印利用3D打印技术打印医疗器械是目前比较新颖的应用方向。
3D打印技术打印的医疗器械灵活度更高,可以直接根据患者的个体化需求和特定部位的形状、大小等进行打印。
由于3D打印技术可以快速生产出高精度的器械,这一应用方向将为医疗器械的生产和配送带来重大的技术革新。
这个技术可以生产人工骨、人工器官、心脏介入器械、支架、耳蜗等医疗器械,替代传统制造手段。
相信这个应用方向可以为更多患者提供更便捷的医疗服务。
三、手术辅助打印3D打印技术,可以重建从患者中获取的医学影像数据,打印出患者的整个器官模型。
这让医生和外科医生能够在手术期间更清楚地观察患者的身体结构,更准确地进行操作。
手术辅助打印的医学应用前景非常 broad。
通过3D打印技术打印出的带有手感的人工器官,可以提供更逼真的操作体验。
特别是在手术操作上,不仅可以减少操作时间,而且可以更准确地判断切口和封口是否合适,能够降低手术风险,同时缩短术后恢复的时间。
四、3D打印技术在牙科领域的应用3D打印技术在牙科领域的应用也非常广泛,主要包括口腔模型的打印、牙套的制造、牙齿种植后继续制作牙冠、假牙等。
3D打印技术在医学领域的应用及局限性分析

3D打印技术在医学领域的应用及局限性分析3D打印技术是一种以数字模型为基础,通过逐层添加材料的方式制造物体的先进制造技术。
自从3D打印技术问世以来,它在医学领域的应用已经取得了显著的突破,为医学研究、临床治疗和教育培训等提供了全新的解决方案。
然而,尽管3D打印技术在医学领域的应用前景十分广阔,但也存在一些局限性和挑战。
首先,3D打印技术在医学领域的应用已经广泛涉及到了医学图像处理、生物医学材料、生物组织工程和医疗器械等多个领域。
比如,医学图像处理技术能够将医学影像数据转换为3D模型,为医生提供更直观的诊断和手术计划,有助于提高手术的安全性和精准度。
生物医学材料的研究和开发能够为3D打印提供更多种类的可打印材料,如支架、骨水泥和生物打印材料等,为患者的康复治疗提供更好的选择。
生物组织工程研究则致力于利用3D打印技术制造人工器官和组织,为重度受损的患者提供更有效的治疗方式。
此外,3D打印技术还被广泛用于制造个性化的医疗器械,如义肢和矫形器,为患者提供更舒适和便捷的解决方案。
然而,尽管3D打印技术在医学领域的应用取得了一定的成就,但仍然存在一些局限性和挑战。
首先,现有的3D打印设备和材料仍然存在一定的限制,限制了其在临床实践中的广泛应用。
目前,3D打印设备和材料的成本较高,限制了其在医疗领域的普及和应用。
同时,虽然有很多种类的3D打印材料可供选择,但仍然存在一些无法满足特定医疗需求的材料。
其次,3D打印技术仍然面临着一些质量控制和标准化的问题。
由于制造过程的复杂性和多样性,保证打印出来的物体的精确度和质量仍然是一个难题。
因此,需要进一步研究和发展适用于医学领域的3D打印标准和质量控制方法。
此外,随着3D打印技术的发展和普及,还存在一些法律和伦理问题,比如知识产权保护和隐私保护等。
这些问题需要立法机构和医学界共同努力来解决。
总体而言,尽管3D打印技术在医学领域的应用面临一些局限性和挑战,但其潜力和前景依然巨大。
3D打印技术在医学中的应用 PPT课件

3D生物打印技术的应用
3D细胞打印主要有三方面的具体应用:
➢ 作为医学实验的研究工具。细胞打印的产品包括组织和器官两 类,细胞准确定位和培养之后,形成的结构具备生物特性,可以作 为很好的医学研究工具。
➢ 构建和修复组织器官。细胞打印成型组织和器官可以根据病体的 需要进行器官移植和修复。
2020/5/20
3D生物打印技术的应用
器官短缺已经成为一个全球性的难题。长久以来,医疗行业投 入了大量的资源进行研究以期解决移植器官不足的难题。而近期 3D打印肝脏、3D打印肾脏等医疗领域取得的突破,正让整个医疗 行业兴奋不已。生物器官的打印材料是组成器官的细胞,从打印头 里出来的不是无生命的物质,而是活细胞。
2020/5/20
3D生物打印技术的前景
3D生物打印发展空间巨大源于三方面的原因: ➢ 全球医疗领域的开支巨大,为3D打印技术提供了潜在的发展空间;
现今社会的存在一种健康危机,就是器官短缺。随着医学的不断 进步,我们的寿命较以前有了很大的延长。问题是,我们活的越久,我 们身体器官就越容易失灵,而当前,我们没有足够的器官来替换。有数 据表明,在过去十年里,需要移植器官的病人增加了一倍,但是,器官 移植手术并没有增加。
2020/5/20
3D生物打印技术的前景
➢ 3D打印技术以其快捷、准确性见长,以其个性化制造能力与病体 需求的差异性充分结合,在人工假体、人工组织器官的制造方面产 生巨大的推动效应;
我们知道, “3D打印”是通俗的叫法,学术名称为“快速原型 制造 ”(Rapid Prototyping&Manufacturing)。它利用现代计算 机技术,采用材料累加新成型原理,直接由CAD等数据打印自称 三维实体模型。
生物3d打印技术的应用现状和发展趋势

生物3d打印技术的应用现状和发展趋势生物3D打印技术是一种以细胞或生物材料为打印墨水,通过增材制造方法按照仿生形态、生物体功能、细胞微环境等要求打印出具有复杂结构和生物功能的生物三维结构的技术。
目前,生物3D打印技术已经在医学领域得到了广泛的应用,并逐渐成为一种重要的治疗手段。
生物3D打印技术的应用现状:医疗辅助模型:利用生物3D打印技术可以制作出精确的医疗辅助模型,用于手术前模拟和规划手术过程,提高手术的准确性和成功率。
组织工程:生物3D打印技术可以用于生产人造器官、皮肤、骨骼等组织,以解决器官短缺和移植排异等问题。
例如,已经有人利用生物3D打印技术成功地制造出了人造耳朵、手指、脚趾等。
细胞治疗:通过将细胞打印成具有特定功能的组织或器官,可以用于治疗各种疾病,如糖尿病、帕金森病、心脏病等。
药物筛选:利用生物3D打印技术可以制造出各种人体器官的模型,用于药物筛选和研究,提高新药的研发效率和安全性。
生物3D打印技术的发展趋势:细胞类型和功能的多样化:目前生物3D打印技术所使用的细胞类型还比较有限,未来将会出现更多种类的细胞,包括干细胞、免疫细胞等,以实现更加丰富的功能和应用。
高精度和高效率的打印技术:为了更好地模拟人体组织和器官的结构和功能,未来将会出现更高精度和高效率的打印技术,如微米级或更精细的打印技术。
结合生物材料的创新:目前生物3D打印技术所使用的生物材料还比较有限,未来将会出现更多种类的生物材料,并结合其他材料和工程学方法,制造出更加复杂和实用的生物三维结构。
个性化治疗和定制化产品:生物3D打印技术可以根据每个人的身体状况和需求进行定制化的治疗和产品制造,例如根据患者的CT或MRI 数据进行个性化的人体器官模型制作,以及根据基因信息制作个性化的药物等。
结合人工智能和机器学习:未来生物3D打印技术将结合人工智能和机器学习等技术,实现更加智能化和自动化的生产和应用,例如通过人工智能进行细胞类型和功能的选择和优化,以及通过机器学习进行生物材料的优化等。
3D打印技术在生物医学领域中的应用与前景展望

3D打印技术在生物医学领域中的应用与前景展望引言:近年来,3D打印技术的飞速发展不仅推动了工业制造的革新,而且也在医学领域展现出了巨大的潜力。
特别是在生物医学领域,3D打印技术被广泛应用于组织工程、器官移植、药物释放系统等领域,为医疗科技带来了革命性的变革。
本文旨在探讨3D打印技术在生物医学领域中的应用,并展望其未来的发展前景。
一、3D打印技术在生物医学领域中的应用1. 组织工程3D打印技术使得通过定制化打印支架,将细胞和生物材料按照特定的方式排列,在生理条件下产生可生长、可分化为特定组织的构型成为可能。
这使得组织工程在再生医学中的应用变得更加可行。
例如,通过3D打印技术可以制造出人工骨骼、皮肤和软骨等组织,为创伤修复和器官重建提供了新的治疗手段。
2. 器官移植由于器官移植需求远远超过供应量,3D打印技术被应用于生物打印器官的制造已经成为一个研究热点。
通过使用3D打印技术,可以根据患者的特定需求和身体结构,精确打印出器官的模型。
这将大大提高移植手术的成功率并减少排斥反应的发生概率。
目前,已经成功打印出包括肝脏、肾脏和心脏等重要器官的原型。
3. 药物释放系统3D打印技术为设计和制造个性化的药物释放系统提供了新的途径。
利用3D打印技术,药物可以被封装在特定的载体中,使其可以在特定的时间和位点释放。
这种定制的药物释放系统有助于提高药物的效力和减少副作用。
例如,在治疗癌症方面,3D打印技术可以制造出定制的微型药物释放器,将药物直接输送到肿瘤区域。
二、3D打印技术在生物医学领域中的前景展望1. 个性化医疗3D打印技术将使得医疗变得更加个性化。
通过对患者进行扫描,医生可以根据患者的特定需求和身体结构,精确打印出特定的医疗设备、支架和假肢等。
这将大大提高治疗的效果和患者的生活质量。
2. 快速制造传统制造过程通常需要多个步骤,耗时且复杂,而3D打印技术可以通过将所有步骤整合到一台机器中,实现迅速高效的制造过程。
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中南大学课程论文3D打印在生物医学的应用学位类别:学士学科专业:交通运输工程年级: 2012大学生:熊昱麟学号指导老师:罗意平2015年10月15日第一章三维打印简介三维打印(Three Dimension Printing,简称3DP)属于一种快速成型(Rapid Prototyping,简称RP)技术,它由计算机辅助设计(CAD)数据通过成型设备以材料逐层堆积的方式实现实体成型。
“三维打印”在技术界也叫“增材制造”、“自由成形”、“快速成形”或“分层制造”等。
生物三维打印是以活细胞(living cells)、生物活性因子(proteinsand bio-molecules)及生物材料(biomaterials)为基本成形单元,设计制造具有生物活性的人工器官、植入物或细胞三维结构,是制造科学与生物医学交叉融合的新兴学科,它是目前3D 打印技术研究的最前沿领域,也是3D 打印技术中最具活力和发展前景的方向。
【1】3D打印有一系列的技术特征:第一,数字化制造。
它是零件的数字模型,来直接驱动材料的制造过程的。
数字模型决定了最后加工出来的零件是什么样的形态,制造过程中去掉了很多人为因素(包括工具因素),所以它可以快速地、高效地、精确地再现计算里面设计的三维模型。
另外,由于堆积制造里所有的材料都是在计算机数据的控制下点点堆积起来的,所以它是一个受控的过程。
因此在堆积的过程中,可以控制零件内部各个位置的材料以及它的微结构。
第二就是直接制造。
直接制造就是把材料的制配过程和成型过程一体化。
有些材料在合成完了以后,加工性能变得很差。
把材料制备和加工成形过程复合在一起,解决了一些难加工材料的重新制造的问题。
最后是快速制造。
主要体现在它的工艺流程上。
跟传统加工方式相比,3D 打印省掉了准备原材料、准备鋳件、准备开还、准备制坯、准备加工机床等一系列制造前程序,大大缩短了加工流程。
用传统的方式加工零件,从设计到完工,要耗时至少好几个月;而现在用3D打印的方式,慢则几天,快则几个小时。
【5】应用实例【图】美国康奈尔大学研究人员使用牛耳细胞打印出人造耳朵。
在打印耳模时,借用了一种可以注入胶原蛋白和活细胞的凝胶,3 个月后观察发现,3D 打印的耳膜和传统人造耳甚至与人耳几乎完全一致。
Lee 等应用3D 打印技术制造出包括再生的软骨和脂肪组织的人工耳朵。
其主要部分是聚己内酯(PCL)和三维网络结构中长满细胞的水凝胶。
脂肪基质干细胞在水凝胶中特定的区域分别分化成软骨细胞和脂肪细胞,从而形成耳形结构。
【4】3D生物打印就是借助影像技术(CT、MRI)资料的辅助,应用CAD技术虚拟出组织或器官的三维结构,然后将这些三维实体模型数据分为片层模型数据,快速成型机根据这些数据,利用相应的材料,逐层创建出实体,每一个薄层都贴敷到前一个,直到完成整个实体的构建。
因此,3D打印可以分为3个基本步骤:前加工即组织/器官模型文件的设计开发;组织/器官的打印;后处理即拥有生物活性和形态的组织/器官的加工成熟(即增殖)。
比起其他组织工程学的体外构建技术,3D生物打印技术具有精度高、构建速度快、可按需制作,以满足个体化医学治疗的需求、排异反应低等优势。
第二章生物医学中三维打印的技术随着医学影像技术的发展,人体组织的二维断层图像数据可以方便地获取以进行医学诊断和治疗。
但是,二维断层图像只是表达了某一截面的解剖信息,医生可以凭经验由多幅二维图像去估计病灶的大小及形状,“构思”病灶与其周围组织的三维几何关系,可三维打印设备却无法根据这些断点数据进行立体三维成型,因此,基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D 打印技术的重要前驱步骤。
【1】打印材料分成了五个层次:第一个层次,材料没有生物相容性,不用放在身体里,没有特殊的生物学需求;第二个层次, 材料有很好的生物相容性,可以放在体内, 但它不降解;第三个层次,生物相容性非常好,同时还可以降解,被身体消化排出体外,作用是帮助组织再生;第四个层次,材料完全是有生命的、活性的;第五个层次,是把基因转到细胞打印过程里,这样就实现了在基因尺度上对细胞的生长进行了调控。
【5】【图】目前应用较多的3D 打印技术主要包括光固化立体印刷( SLA) 、熔融沉积成型( FDM) 、选择性激光烧结( SLS) 和三维喷印( 3DP) 等,当前生物医学方面的3D打印有如下技术:1.生物可降解组织工程支架光固化立体印刷技术生物可降解组织工程支架光固化立体印刷技术( SLA) 使用的原料为液态光敏树脂,也可在其中加入其他材料形成复合材料。
它是采用计算机控制下的紫外激光束以计算机模型的各分层截面为路径逐点扫描,使被扫描区内的树脂薄层产生光聚合或光交联反应后固化,当一层固化完成后,在垂直方向移动工作台,使先前固化的树脂表面覆盖一层新的液态树脂,逐层扫描、固化,最终获得三维原型( 图( a) ) 。
SLA 技术具有高精度、性能稳定、产品力学强度高等优点,其缺点是成型产品需要清洗除去杂质,可能造成产品变形。
SLA 技术是目前技术最成熟和应用最广的3D 打印技术。
【3】2.生物可降解水凝胶水凝胶是一种具有高水含量的亲水性或双亲性聚合物三维网络。
由于水凝胶具有良好的生物相容性,以及与人体软组织相似的力学性质,因此被广泛应用于组织工程支架材料与药物的可控释放中。
【3】3.熔融沉积成型熔融沉积成型( FDM) 是采用热熔喷头,使得熔融状态的材料按计算机控制的路径挤出、沉积,并凝固成型,经过逐层沉积、凝固,最后除去支撑材料,得到所需的三维产品( 图( b) )。
FDM 技术所使用的原料通常为热缩性高分子,包括ABS、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯等。
该技术特点是成型产品精度高、表面质量好、成型机结构简单、无环境污染等,但是其缺点是操作温度较高。
【3】4.选择性激光烧结选择性激光烧结( SLS) 是采用激光束按照计算机指定路径扫描,使工作台上的粉末原料熔融、粘结固化。
当一层扫描完毕,移动工作台,使固化层表面铺上新的粉末原料,经过逐层扫描粘结,获得三维材料。
与SLA技术通过紫外光逐层引发液态树脂原料发生聚合或交联反应不同,SLS技术是通过激光产生高温使粉末原料表面熔融、相互粘结来形成三维材料。
SLS技术常用的原料包括塑料、陶瓷、金属粉末等。
其优点是加工速度快,且无需使用支撑材料,但缺点是成型产品表面较粗糙,需后处理,加工过程中会产生粉尘和有毒气体,而且持续高温可能造成高分子材料的降解,以及生物活性分子的变形或细胞的凋亡,该技术不能用于制备水凝胶支架。
以生物可降解高分子为原料,利用SLS 技术,也是制备外部形态和内部结构可控3D 医用高分子材料的有效途径。
对支架性能产生影响的主要参数包括颗粒尺寸、激光能量、激光扫描速率、部分床层温度等。
【3】5.3D喷印3D 喷印( 3DP) 技术是在基底表面铺上薄层粉末原料,然后通过计算机CAD 模型控制喷头按照指定路径将液态粘结剂喷在粉末的设定区域,该层粉末粘结后上下移动操作台,并在粘结层表面铺上新的薄层粉末,通过逐层粘结,最后除去未粘结的粉末原料,获得三维原型材料。
3DP 技术操作简便、产品具有高孔隙率、原料应用范围广,其缺点是产品力学强度较低,产品需进行后处理、只能使用粉末原料等。
【3】6.直接携带细胞打印的生物打印技术直接通过3D 打印技术控制细胞在微观尺度的排列分布,对于调节细胞行为、细胞间的相互作用、细胞与材料间的相互作用,以及促进细胞最终形成功能组织具有十分重要的意义。
另外,相比于在已成型的支架中种植细胞,直接携带细胞打印可以获得更高的细胞密度。
【3】第三章 3D打印技术在生物医学工程中的应用3D 打印技术在生物医学工程中应用广泛,其应用领域大致包括:1.体外器官模型、仿生模型制造。
该类应用主要用于医疗诊断和外科手术策划,它能有效地提高诊断和手术水平,缩短时间、节省费用。
便于医生、患者之间的沟通,为诊断和治疗提供了直观、能触摸的信息,从而使手术者之间、医生和病人之间的交流更加方便。
2.手术导板、假肢设计。
该类应用便于订制精确的个性化假体,实现个性化医疗需求。
根据患者缺损组织数据量身订制的假肢,可提高假肢设计的精确性,提高手术精确度,确保患者的功能恢复,减少患者的痛苦。
3.个性化植入体制造。
人体许多部位的受损组织,需要个性化定制。
如人类面部颌骨(包括上下颌骨)形态复杂, 极富个性特征, 形成了个体间千差万别的面貌特点。
人类的头颅骨,需要准确与颅内大脑等软组织精确匹配扣合,人体的下肢骨、脊柱骨等会严重影响患者今后的步态及功能恢复。
因此这类修复体可通过3D 打印技术实现个性化订制和精确“克隆”受损组织部位和形状。
4.组织工程支架制造。
如通过3D 打印技术设计和制备具有与天然骨类似的材料组分和三维贯通微孔结构,使之高度仿生天然骨组织结构和形态学特征,赋予组织工程支架高度的生物活性和骨修复能力。
5.生物活体器件构建以及器官打印。
此方面的应用大多涉及活体细胞的生物3D 打印技术。
细胞三维结构体的3D 构建可以通过活细胞及其外基质材料的打印构建活体生物器件。
如英国赫瑞瓦特大学和一家干细胞技术公司合作,首次将3D 打印拓展到人类胚胎干细胞范围。
这一突破使得利用人类胚胎干细胞来“打造”移植用人体组织和器官成为可能。
美国康奈尔大学研究人员最近在其发表的研究论文中称,他们利用牛耳细胞在3D 打印机中打印出人造耳朵,可以用于先天畸形儿童的器官移植。
6.药物筛选生物模型。
药物筛选指的是采用适当的方法,对可能作为药物使用的物质(采样)进行生物活性、药理作用及药用价值的评估过程。
作为筛选,需要对不同化合物的生理活性做大规模横向比较,因此有研究人员指出通过3D 打印技术,精确设计仿生组织药物病理作用模型,可以使人们开在短时间内大规模高通量筛选新型高效药物。
最近,四川大学联合加州大学圣地亚哥分校等科研机构,通过3D 打印技术设计了一款肝组织仿生结构药物解毒模型,该研究成果发表在最近一期的Nature Communications上,受到3D 打印研究领域的广泛关注。
7.药物输送系统药物输送系统(Drug delivery system ,DDS)源于3D打印技术的药物输送(3D DDS)系统的研发已成为本领域焦点[25]。
理想的药物输送系统(DDS)要求保证药效的稳定、缓释,在尽量减少副作用前提下维持对对靶细胞、组织或器官的有效药物作用,我们可以想象,将3D打印技术用于药物输送系统DDS的制备,不仅可根据要求制备不同孔径的三维立体药物载体,还可以将三维植入支架材料直接负载药物,达到抗炎或促进组织再生的功能。
【2】第四章论文总结3D生物打印技术目前还不是一项完全成熟的技术,还需要研究者的不懈努力及攻关,目前还未能广泛应用于临床。