3D打印技术应用于人体器官的优势

一、人工骨和手术导板的应用  

3D打印可以实现快速、定制化制造，可以高效提供与患者需求高度吻合的临床产品。   以3D打印人工骨为例，其复杂的外形能够保证与患处精准匹配，其精细的内部结构能保证轻巧坚固，还有利于人体骨骼的结合和长入。   另一个典型应用是手术辅助导板。手术辅助导板主要应用于骨科和齿科，其基本作用是保证医生在手术操作中导向和定位的准确性，减少附带损伤。   图一展示了股骨头坏死切除手术演练，借助手术辅助导板医生可以精确地切割坏死部位。图二展示了手术导板应用于种植牙的钻孔手术，该手术辅助导板能够保证种植的位置和角度准确无误。  

图一，图片来源：学堂在线《解密3D打印》

图二，图片来源：学堂在线《解密3D打印》    

二、新型生物材料制造的应用     3D打印也可以实现新型生物材料的制造应用。目前，医疗生物新材料不断涌现，但较多生物材料借助传统制造方法难以获得理想的制造效果，3D打印为新材料的应用提供了理想的制造技术。   3D打印应用于生物新材料制造的典型案例是3D打印纳米生物陶瓷材料。 纳米生物陶瓷材料具有优良的生物相容性、力学相容性。   羟基磷灰石属于生物陶瓷的一种，也是人体骨骼的无机盐成分，纳米化的羟基磷灰石在人体中可以降解吸收，促进骨骼生长。  

图片来源：学堂在线《解密3D打印》   借助3D打印技术制造的人工骨支架（个人理解：该人工骨支架由羟基磷灰石等纳米生物陶瓷材料为原材料）具有优良的仿生结构、生物学性能、力学性能。植入人体后作为人骨细胞攀附的临时支架，促进骨结合、骨长入。人工骨支架随着人体骨骼的生长逐渐被替代，完成人工骨支架的生物降解和自体骨骼的重构。  

综上，可降解人工骨可能会成为解决骨缺损等疾病的理想产品。目前，世界对可降解人工骨制造技术处于探索阶段，中国在该领域的研究水平处于世界前列，该领域也已成为研究热点。  

  三、其他活体器官制造应用

  其他活体器官制造包括：耳朵、心脏、肝脏、脾脏、肺、肾脏等的制造，这些器官的组成复杂，可能可以由3D打印制造技术制作。   3D打印以其增材制造的方式，能够将生物活性材料、活体细胞作为原材料进行活体制造。中国在该领域的研究团队包括：西安交通大学李涤尘教授团队、清华大学孙伟教授团队、浙江大学杨华勇院士团队、西北工业大学的生物增材制造中心等。   图三展示了西北工业大学通过3D打印技术将细胞按需求进行定点打印，并用于皮肤研究。目前，已经完成了新西兰兔皮肤实验。  

图三，图片来源：学堂在线《解密3D打印》  

3D打印技术应用于人体器官的制造，已成为研究热点，但多数研究仍处于实验室阶段，尚未应用于临床。3D打印技术在人体器官制造领域的成功有望解决器官移植体供体不足的问题。    

编辑：黄飞