生物醫(yī)用材料指的是用于醫(yī)療上能夠植入生物體或與生物組織相結(jié)合，而對生物體組織不會產(chǎn)生不良影響的材料,。3D打印技術(shù),，即快速成型技術(shù)的一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),，配合機械制造和材料科學(xué),，使材料在液態(tài)或是氣態(tài)時直接固化成所需結(jié)構(gòu)。臨床醫(yī)學(xué)研究人員可根據(jù)不同患者的需求,，采用3D打印技術(shù)快速精確打印出適合不同患者的個性化生物醫(yī)用生物材料,，同時，還可以對材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確控制,。因此,，這種新興生物醫(yī)用材料的研制結(jié)合3D打印技術(shù)，在未來生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)玫礁鼜V泛的應(yīng)用和發(fā)展,。

　　3D 打印技術(shù)作為新生事物,，被譽為“第三次工業(yè)革命的重要標(biāo)志之一”。該技術(shù)是一項具有工業(yè)革命意義的高新制造技術(shù),，代表了世界制造業(yè)發(fā)展的新趨勢,，它使產(chǎn)品從設(shè)計到制造之間僅隔“打印”按鈕的距離。2012 年8 月,，美國總統(tǒng)奧巴馬撥款3000 萬美元,，在俄亥俄州建立了國家級3D 打印研究中心，啟動了“重振美國制造業(yè)計劃”,。很多專家媒體也樂觀地認(rèn)為：3D 打印產(chǎn)業(yè)將成為下一個具有寬廣前景的朝陽產(chǎn)業(yè),。

　　3D 打印在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

　　3D 打印在生物醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在醫(yī)學(xué)模型快速建造、組織器官代替品制作,、臉部修飾與美容等三方面,。

　　醫(yī)學(xué)模型快速建造

　　醫(yī)學(xué)道具、模型,、用品等材料可通過3D 打印獲得,。利用3D 打印技術(shù)，可將計算機影像數(shù)據(jù)信息形成實體結(jié)構(gòu),，用于醫(yī)學(xué)教學(xué)和手術(shù)模擬,。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教學(xué)模型制作方法時間長, 且搬運過程容易損壞, 使用3D 打印技術(shù), 可有效減少制作時間,，根據(jù)需要隨時制作，并降低搬運損壞的風(fēng)險,。據(jù)報道, 美國某醫(yī)院在所實施的頭顱分離手術(shù)前,，先使用3D 打印機造出了嬰兒連體頭顱模型，并對手術(shù)方案進(jìn)行充分的研究分析,。他們將往常同類型手術(shù)72 小時縮短到了22 小時,。

　　目前，3D 打印醫(yī)學(xué)模型已獲得較好的技術(shù)支持,，具備一定的打印速度,，能使用多種材質(zhì)進(jìn)行打印，應(yīng)用程度高,，有著很好的應(yīng)用前景,。

　　組織器官代替品制作

　　人體組織器官代替物的材料要求很高，實現(xiàn)難度大,。但目前已有一些成功案例,，比如復(fù)制人體骨骼, 制作義肢等[5]。比如,，人體某塊骨骼缺失或損壞需要置換,，首先可掃描對稱的骨骼，形成計算機圖形并做對稱變換,，再打印制作出相應(yīng)骨骼,。與傳統(tǒng)方法相比，該技術(shù)不需要先制作模具,，可直接打印,，建造速度較快。

　　這項技術(shù)可應(yīng)用于牙種植,、骨骼移植等[6,7],。與此同時，微型人體肝臟也已被成功制造,。德國研究人員利用3D 打印機等相關(guān)技術(shù),，制作出柔韌的人造血管，并能使血管與人體融合,，并同時解決了血管免遭人體排斥的問題,。該技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的深人將有助于解決當(dāng)前和今后人造器官短缺所面臨的困難。

　　臉部修飾與美容

　　利用3D 打印技術(shù)制作臉部損傷組織,，如耳,、鼻、皮膚,、牙齒等[8,9],，可以得到與患者精確匹配的相應(yīng)組織,，為患者重新塑造頭部完整形象，達(dá)到美觀效果,。首先掃描臉部建立起3D 計算機數(shù)據(jù);醫(yī)生可以制作出患者所缺少的部位,，重現(xiàn)原來面貌,。比起傳統(tǒng)技術(shù),，該方法更精確，材質(zhì)選擇更加多樣化,。據(jù)報道,，一位左半邊臉上長著腫瘤的患者，在做了切除手術(shù)后臉上留下了一個大洞,。醫(yī)生利用3D 打印技術(shù)為患者制作了一張假臉,。制作中，首先全面掃描患者頭骨及面部,，根據(jù)所得的結(jié)果分析并建立起原來的面部三維圖像,，再打印輸出實物，通過使用特殊的材質(zhì),，再打印制作出與面部完美貼合并且栩栩如生的假臉,。

　　3D 打印技術(shù)在醫(yī)療器械制造領(lǐng)域中仍然是一種新型技術(shù)，仍然存在著諸多的挑戰(zhàn)：

　　(1)3D 打印工藝技術(shù)在骨科植入物中應(yīng)用還不成熟,，即使最為成熟的EBM 技術(shù)中電子束與粉末之間的相互作用,、變形及殘余應(yīng)力控制、表面粗糙度,、內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷的控制等關(guān)鍵技術(shù)問題和穩(wěn)定性仍然需要提高,。

　　(2)“打印材料”研發(fā)是發(fā)展的難點，現(xiàn)在骨科器械領(lǐng)域常用的金屬材料為鈦合金粉末,，由于受到材料的粒度分布,、松裝密度、氧含量,、流動性等性能的影響,，其他的金屬材料和高分子材料的打印技術(shù)仍然處在試驗階段，對于具有活性的打印材料,，如何維持細(xì)胞的活性及其功能的研究還是瓶頸技術(shù),。

　　(3)精度和效率都有待進(jìn)一步的提高。3D 打印的精度受到設(shè)備能力,、打印材料性能,、打印工藝水平等多方面限制，目前國內(nèi)3D 打印還難以實現(xiàn)高精度零部件直接成型,，仍需要后期其他加工工藝的補充與配合,，進(jìn)一步提高精度和效率尤為關(guān)鍵,。

　　(4)多種不同特性和不同功能材料的復(fù)合打印技術(shù)有待突破，特別是在骨科器械領(lǐng)域需求尤為明顯,，例如金屬與陶瓷的復(fù)合打印,、金屬或陶瓷與高分子材料的復(fù)合打印，軟硬組織的復(fù)合打印,，不同功能的活性組織在細(xì)胞級別的打印等,。

　　(5)成本投入高。3D 打印設(shè)備價格昂貴,，打印材料來源單一,、工藝技術(shù)引進(jìn)難度大、效率和精度較低,，日常維護(hù)費用高等多因素都導(dǎo)致了現(xiàn)階段的高投入和低產(chǎn)出,，形成產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和得到項目的專項扶持迫在眉睫。

　　但隨著3D 打印技術(shù)所支持材質(zhì)的增多,，打印質(zhì)量的精細(xì)化,，其應(yīng)用水平亦將得到進(jìn)一步提高，一定會有更加廣闊的天地,。