3D打印技术在整形外科的研究及应用进展

背景:3D生物打印利用组织工程及干细胞研究的成果,以活细胞及其他细胞活性成分作为打印原料,最终实现生物活性组织的打印和制作。目的:对3D打印技术目前在整形外科的应用及研究进展作一综述。方法:由第一作者检索从2007至2016年PubM ed、Ovid、中国知网等数据库收录的关于3D打印技术在整形外科应用及研究进展的文献。英文检索词为"three-dimensional printing,3D printing,plastic and reconstructive surgery,orthopaedic,organ printing",中文检索词为"3D打印,整形外科,修复重建,器官打印",按纳入、排除标准筛选最终纳入44篇文献进行分析、总结。结果与结论:3D打印目前在颅颌面骨重建、耳鼻再造、皮肤打印及乳房重建等方面的应用较为广泛,特别在制作骨替代品及个性化假肢、假体方面技术已相当成熟。3D打印技术经历了从假体制作到生物活性打印的发展过程,最终有望进入器官打印阶段,彻底解决自体或同种异体移植所存在的局限。     

喷墨打印技术同步打印细胞和生物支架材料及在组织工程中的应用

背景：喷墨打印技术是将墨滴喷射到接受体形成图像或文字的非接触性打印技术。 目的：总结并讨论喷墨打印技术的研究进展及其在组织工程中的运用。 方法：由第一作者用计算机检索中国期刊全文数据库(CNKI：1995/2010)和PubMed数据库(1995/2010),检索词分别为“喷墨打印技术,细胞打印,生物材料,细胞因子”和“inkjet printing,cell printing,biomaterial,cytokine,organ printing”。共检索到352篇文章,按纳入和排除标准对文献进行筛选,共纳入35篇文章。从喷墨打印技术研究进展及其在组织工程中的运用2个方面进行总结,对喷墨打印技术在细胞打印、生物支架材料打印、细胞活性因子打印及细胞-生物支架材料同步打印的应用等方面进行介绍。 结果和结论：喷墨打印技术作为一种新型组织工程技术,在组织与器官打印研究中有广泛的运用前景。该技术可以打印多种细胞,打印后的细胞能够存活和保持原有生物学活性,而且喷墨打印技术通过打印水凝胶支架材料,构建具有良好的三维结构的3D水凝胶支架。此外,运用喷墨打印技术可以打印细胞活性因子,并保持其生物学活性。通过同步打印细胞和生物支架材料,喷墨打印技术有望构建3D细胞-生物支架材料复合的仿生组织和器官。     

生物细胞三维打印技术与材料研究进展

生物细胞三维(3D)打印是一种新型的制造技术,通过该技术可以将细胞以及细胞支撑材料打印成复杂的具有3D结构与功能的组织。与其他3D打印技术相比,生物细胞3D打印需要对打印过程以及打印材料的生物环境进行研究。针对生物细胞3D打印的特点,本文主要讨论了生物细胞3D打印技术的发展现状,重点从打印技术与打印材料两个方面展开介绍。其中,针对现有打印技术,本文重点介绍了喷墨法、挤出沉积法、光固化成型法以及激光辅助法的精度、制备过程、材料要求以及对细胞状态影响,并在此基础上比较了各自的优势和局限性;针对常用的打印材料,本文重点介绍并对比了其交联方式、生物相容性以及应用场合等。生物细胞3D打印技术目前仍主要在实验室发展阶段,对现阶段生物3D打印技术原理与发展进行回顾总结不仅有助于思考如何将这一技术尽快投入实用,也有助于更好地规划生物3D打印的未来发展方向。     

3D打印技术在生物学中的应用与进展

现代成像技术是生物医学领域中的一个重要组成部分。然而,由于传统的2D方法所具有的代表性,使得许多包含3D 重建的传统方法被限制。3D 打印,也被称作快速原形技术或者增材制造技术,它是通过电脑辅助,分层加工、逐层叠加的方式获得三维产品,曾经应用在工业与制造领域中。3D 成像分析会提供比2D 放射线照相技术更详细的信息,由于3D 打印的这些附加优点,因此它可以应用于术前计划以及再生治疗中。现如今,3D 打印技术已经被广泛的应用于医学领域。例如,3 D 打印技术的应用已经被延伸到组织或器官的生物细胞打印,组织工程中骨架的创造以及在多样的医学领域中的实际临床应用。本文就目前3D 打印技术在生物学中的应用及进展加以综述。     

3D打印器官芯片研究进展

器官芯片是一种将生物体活细胞植入精准设计的微流体芯片内,可特定再现生物体组织器官功能的仿生的微生理系统,在疾病模拟、毒性检测、新药研发、精准医疗等许多方面具有独特应用前景。3D生物打印技术与器官芯片技术相结合制作3D打印器官芯片,可实现芯片制造工艺的简易化和低成本化,同时满足对复杂异质三维微环境的精细需求。综述3D打印器官芯片在打印方式、打印墨水等方面的研究进展,阐述其最新生物医学应用,总结器官芯片结构和功能单元的打印方式和打印墨水,探讨基于现有打印工艺实现器官芯片一体化制造的潜在可行性,概述3D打印器官芯片技术在心、肝、肺、肾、神经、肿瘤等组织和器官结构和功能仿生方面的最新进展,最后展望3D打印器官芯片技术领域的发展趋势和有待解决的关键问题。     

3D生物打印技术在心脏组织工程中的研究进展

心脏组织工程（CTE）是一种具有发展前景的心脏修复技术，为心脏组织的研究提供了平台，其主要应用于修复受损或无效的血管、心脏瓣膜和心肌。三维（3D）生物打印技术已经越来越多地用于医学的不同领域，包括心血管疾病（CVD）。文章就CTE的3D生物打印技术的最新进展作一综述，针对特定CVD患者的3D打印模型，重点介绍了3D打印模型在先天性心脏病、冠状动脉疾病及主动脉瓣疾病等CAD中的应用，以及生物打印过程中常用于生物墨水的海藻酸盐、明胶、纤维蛋白和胶原蛋白等生物材料，并分析了3D生物打印技术在CTE领域的应用前景及未来要面临的挑战。3D生物打印技术因能够将多个细胞整合到具有复杂3D结构的打印支架中而备受关注，为多种CAD患者提供更多治疗方案，增强了临床医生对复杂疾病的理解和对复杂手术的信心。随着3D打印技术的发展和打印材料的改进，3D打印技术将在CTE中应用会越来越广泛。     

三维打印技术在肝脏外科和肝毒性评价中的研究进展

三维(3D)打印作为一种新兴的快速成型技术,已广泛应用于生物医学领域。3D打印最初在医学中主要用于可视化模型、模具的构建,但随着生物医学领域3D打印技术的发展,该技术逐渐应用在复杂组织再生和器官重构等方面,通过生物3D打印获得的人工组织和器官,有望用于器官移植以及进行新药研发和药物毒性评价等医药学相关的研究。本文重点阐述了3D打印技术在肝脏外科中的个体化应用,并重点介绍了生物3D打印技术在肝移植、药物肝脏代谢和肝毒性评价中的研究进展,并进一步对其未来发展趋势进行了展望。     

3D打印在医学领域的应用进展

三维(3D)打印出现于20世纪90年代,最初应用于模具制造、工业设计等领域。随着打印材料的研发和控制技术的完善,其应用越来越广泛。相较于传统制造技术,3D打印在小批次、设计复杂的物件制造上具有成本和效率优势,这也使得3D打印技术在医学领域中拥有极佳的应用前景。本文简述了3D打印技术的相关概念并综述了3D打印技术在医学领域中四个方面的应用:辅助外科手术,如打印3D模型辅助医生进行术前规划,打印手术导板等;打印个性化医疗器械,如打印助听器、义肢、义齿、新型给药系统和个性化内植入物等;应用于组织工程,如打印组织工程支架以及生物3D打印技术等;应用于医学教育和基础科研,如打印3D模型用于临床教学或者解剖教学,打印3D实体模型用于生物力学研究以及3D打印人工组织器官用于药物测试和肿瘤研究等。最后总结了现有3D打印技术的不足之处,并对其在医学领域的发展前景做出展望。     

3D打印技术在生物医学领域的应用研究进展

3D打印技术在生物医学领域有着独特的优势与广阔的应用前景。近年来,细胞打印、组织打印、器官打印相继出现,药物打印、医疗器械打印等亦陆续实现。面对复杂手术病例,外科医生和科研人员探索了结合3D打印技术的手术方案,完成了包括案例讨论、手术模拟及植入手术等众多临床应用,促进了3D打印技术在医学领域的应用与发展。旨在从医学教学、骨科手术、口腔医学、生物打印、药物打印、医疗器械制造等方面描述3D打印技术在医学领域的应用研究现状,并对其未来发展提出了展望。     

3D打印生物墨水在组织修复与再生医学中的应用

背景：通过选用合适的生物墨水，3D打印技术可用以制造人体组织和器官的代替物，并在人体内发挥作用。近些年来3D打印技术发展迅速，在再生医学中有着巨大的应用潜力。目的：介绍3D打印用生物墨水的类型，并综述生物墨水的分类、应用、优缺点及未来愿景。方法：以“3D printing,Biological ink,Tissue engineering,hydrogel,Synthetic material,Cytoactive factor,3D打印、生物墨水、组织工程”为检索词，运用计算机检索2000-2022年以来发表在PubMed、CNKI数据库中的相关文献，最终纳入83篇进行综述。结果与结论：在过去的几十年里，生物3D打印技术发展迅速，在组织工程和生物医学等各个领域都受到了极大的关注。相对于传统生物支架制造方法在功能性及结构方面受到的限制，3D打印可以更好地模拟生物组织复杂的结构，并且具有合适的力学、流变学和生物学特性。生物墨水是3D打印中必不可少的一部分，通过生物材料制备的生物墨水，经打印后产生的生物支架在组织修复和再生医学等方面有着巨大的科研潜力及临床意义，其材料的研究本身也越来越受到...     

3D生物打印技术及其在组织工程中的应用

3D生物打印是在3D打印(three-dimensional printing,3DP)和组织工程等多学科融合的基础上发展出来的一种新兴应用技术,该技术能够根据数字化的模型设计将生物材料和/或细胞打印成三维生物功能体,被广泛应用于血管、骨骼等组织的再生与重建领域.     

三维打印技术在骨组织工程领域的应用研究进展

综述了三维(3D)打印技术的出现、分类与优势等.介绍了该技术在骨组织工程领域的应用,包括光固化立体印刷、熔融沉积成型、选择性激光烧结和3D喷印的工作原理、存在的优缺点以及国内外学者在该领域的研究进展.目前骨组织工程支架的制备大多应用了3D打印技术,以生物可降解的活性材料为原料制备而成.在我国该领域虽然发展迅速,利用3D打印技术进行人工骨合成、骨科术前模拟等已经越来越普遍,亦取得了令人满意的效果,但要研发出合适的生物材料以及设备精度的改进仍是亟待解决的问题.目前,仿生器官的功能化已成为3D打印技术领域的一大困难,其中多细胞共培养、血管化及支架的制备是实现功能化必须克服的问题,相信通过努力,该项技术将会为器官的再生与修复带来更多令人瞩目的成果.     

利用同轴3D打印技术构建促内皮细胞生长类血管组织工程支架

体外构建血管网络对组织工程领域厚组织与器官再生至关重要。利用同轴3D打印技术,以海藻酸钠/丝素蛋白为生物墨水,可快速制备含人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的类血管组织工程支架。首先通过材料压缩模量和可打印性测试,优化适用于同轴系统的材料浓度;然后通过光学相干层析成像技术,研究打印参数对中空纤维丝形状的影响,优化同轴打印参数;结合模拟灌流实验,对支架内部类血管结构进行表征;最后通过细胞活、死染色和Alamar Blue法,检测支架中HUVECs生长情况。结果表明,经优化的生物墨水及打印参数能顺利制备具有内部联通性完整的类血管组织工程支架;HUVECs在体外培养时存在团聚生长现象,类血管通道的存在有利于维持组织整体活性,一周存活率在97%以上,且相比对照组能够维持较高的增殖速率。研究证明,利用同轴3D打印技术能成功构建促内皮细胞生长的类血管组织工程支架,可为厚组织及器官再生提供新的可能。     

三维生物打印在泌尿系统修复重建中的应用及展望

三维(3D)生物打印是近年来新兴的一项生物组织工程学技术,其发展有利于解决目前临床组织器官修复的问题。本文就3D生物打印和泌尿系统修复重建的临床与研究现状进行回顾,并展望3D生物打印应用于泌尿系统修复重建中的可行性与临床价值。     

组织工程中3D生物打印技术的应用

背景：近年来,研究者将最先应用于工程领域的3D打印技术嫁接到组织工程学中,希冀利用3D生物打印技术进行体外组织、器官复制过程,并取得了一些令人惊喜的成果。 目的：从3D打印技术的原理、打印操作步骤、与组织工程学的关系、优势和难题、临床应用等方面对其目前的发展趋势做一概述。 方法：第一作者应用计算机检索2000年1月至2013年10月PubMed数据库、中国期刊全文数据库、维普中文期刊网有关3D生物打印技术在组织工程中应用的文章,英文检索词“three-dimensional bioprinting, tissue engineering, rapid prototyping technology, scaffold materials, selective laser sintering, fused deposition modeling, stereolithography ”,中文检索词“3D生物打印,组织工程学,快速成型技术,支架材料,选择性激光烧结,熔融沉积成型,立体光刻技术”,排除重复性研究。共检索到79篇相关文献,其中52篇文献符合纳入标准。 结果与结论：3D生物打印就是借助影像技术(CT、MRI)资料的辅助,应用计算机辅助设计技术虚拟出待构建体的三维结构,然后利用相应的材料,逐层创建出实体的一种组织工程学技术。其具有高精度、构建速度快,可实现按需制造等优势,但也面对力学、生物学等方面的难题,临床应用前景广阔。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

制备脱细胞基质生物墨水在心血管疾病领域中的应用

背景：借助计算机辅助,3D生物打印技术利用负载活细胞的生物墨水实现组织器官的构建,这种技术设计自由度高、可个性化定制且制造灵活,为心血管组织工程构建带来了新希望。生物墨水是3D生物打印技术的关键,是生物材料与组织再生领域近年来的研究热点。脱细胞基质材料具有低免疫原性、维持原有细胞外基质组分与纤维结构以及利于组织特异性细胞的存活与扩增的特点,是一种具有潜力的生物墨水。目的：总结了脱细胞基质生物墨水的制备与性能表征方法及其在心血管领域中的应用,为脱细胞基质生物墨水在心血管领域中的应用研究提供重要参考。方法：在中国知网和PubMed数据库中进行相关文献检索,中文检索词为“3D打印、脱细胞、生物墨水、血管、心脏”,英文检索词为“decellularization,bioink,3D print,vessel,cardiac”,最终纳入82篇文献进行分析。结果与结论：(1)脱细胞基质生物墨水的基本制备步骤包括生物材料脱细胞处理获得脱细胞基质,酶解消化脱细胞基质,调节消化液pH值和渗透压以及脱细胞基质混合细胞;(2)脱细胞基质生物墨水的基本性能表征主要包括脱细胞基质组分、流变性能、微观结构、生物活...     

3D生物打印技术及其在牙周骨缺损修复中的应用

与传统的"减材"制造相比,3D打印技术具有精确的个性化设计、快速成型、复杂精细产品制造等"増材"制造的明显优势。近年来,为了提高治疗的个性化及精确性,医学领域已经广泛应用3D生物打印技术进行术前诊断、手术设计、术前模拟以及组织再生等各个阶段。本综述首先介绍3D生物打印技术的概况及其过程,主要分为成像及模型设计、生物材料及细胞类型的选择、不同类型的生物打印等。在口腔牙周缺损修复中,3D生物打印技术通过重建其组织缺损部位的解剖结构,应用生物复合材料逐层精确地堆积出个性化植入物,增加了植入物的稳定性与术后骨结合率,使口腔组织形态及功能都得以恢复。然而,材料选择的局限性等问题给3D生物打印技术在修复牙周骨缺损的发展带来了障碍。本文就3D生物打印技术应用于牙周骨缺损修复中的复合生物材料、细胞、生物活性药物传递等几个方面逐一介绍。     

3D打印技术在医学领域中的应用

3D打印技术是新型的快速打印技术,它结合了三维扫描、计算机辅助数字化成型等技术,实现高精度、高效率、低费用地打印立体结构。在医学领域,3D打印通过对骨骼、肌肉、血管、神经等解剖结构进行高仿真地精确打印,用于辅助解剖学、病理学教学、临床实习生的手术模拟、医生术前讨论与手术方案制定,也被作为植入体用于患者缺损组织的修补。通过将活细胞与仿生材料相结合进行的3D生物打印,可用于药物筛选、药效评价,还可实现组织器官再造、器官移植等。     

调控光固化3D打印水凝胶力学性能策略的研究进展

光固化三维(three dimension, 3D)打印技术在组织器官构建等生物医学领域有广泛应用,水凝胶是常用的生物3D打印材料,其力学性能是影响3D打印生物制品质量的重要因素之一。本文从水凝胶网络结构、制备工艺条件及3D打印结构等方面综述了改善光固化3D打印水凝胶力学性能的方法,简述了目前光固化3D打印水凝胶在力学性能研究方面所面临的挑战,为进一步改善光固化3D打印水凝胶的力学性能提供参考。     

3D打印骨组织工程支架的制备技术

近年来，随着3D打印技术的飞速发展，人们开始通过3D打印技术去不断完善适合不同需求的定制骨组织工程支架。由于组织工程制造的支架是需要植入生物体内的，这就对支架有着极为严苛的要求。3D打印技术作为一种新兴制备骨组织工程支架的技术，其最大的优点是可以依照需求来定制个性化形状、结构，良好的宏微观结构、润湿性、机械强度和细胞反应的新型骨组织工程支架。本文回顾了2014―2019年间对骨组织工程支架的研究，对3D打印骨组织工程支架进行了总结，并且介绍了在多功能骨组织工程支架设计与制作中的理念与研究。