生物3D打印是以计算机三维模型为基础,通过软件分层离散和数控成型的方法,定位装配生物材料或活细胞,制造人工植入支架、组织器官和医疗辅具等生物医学产品的3D打印技术。
生物3D打印可分为4个层次:体外模型制造、永久性可植入物制造、细胞间接装配制造和细胞直接装配制造。与机械制造业的产品类似,生物3D打印4个层次的产品均由零件装配而成。但是,与普通机械产品不同的是,生物3D打印的产品除第一层次体外模型之外,其他均涉及组成生物体的各种组织和器官乃至整个生物体,虽然也可以视为由“零件”装配而成。但这些“零件”是具有活性的,它们不仅具有复杂的结构和组成,而且具有特定的生理功能。因此,对于生物3D打印技术,除了保证制品的机械特性之外,更强调制品的生物相容性和生物活性,以确保临床应用的有效性和安全性。
生物3D打印核心技术是细胞装配技术即细胞3D打印技术,它是在组织器官三维模型指导下,由3D打印机接受控制指令,定位装配活细胞/材料单元,制造组织或器官前体的新技术。细胞装配有多种方法,根据其技术路线的不同,可将其分为两类:细胞直接装配和细胞间接装配,两条技术路线的主要区别在于,前者通过机械制造手段直接操作细胞,而后者通过所制造的支架的材料和结构,影响细胞长入,间接控制细胞的装配。
现如今生物3D打印技术正处于蓬勃兴起的阶段,3D打印技术在生物医学工程中得到了广泛应用,其应用现状表明:3D打印在体外器官模型、制备生物多孔材料、组织工程与再生医学等方面展现出广阔的应用前景。抓住生物材料及植入器官的3D打印技术发展浪潮,发展我国生物3D打印技术,对我国生物材料医疗器械产业的进步具有十分重要意义。
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