3D打印技术在生物医学领域的应用探究

张程健

摘要：3D打印技术是和传统建材加工方法相反的一种快速成型技术，也被称为增材制造，通过增加材料的方式，根据数据模型来建立一个三维物理实体模型，在生物医学领域得到了广泛的应用，实现对患者特异性和个性化治疗，降低目标对象制造成本，为生物医学工程形成新产品。

关键词：3D打印技术;生物医学领域;应用

3D打印技术是第三次工业革命的一项重要标志，起源于上世纪80年代，以增材制造的原理对活性材料进行加工，在生物医学领域中则是以生物材料和生长因子，细胞等作为主要内容，来对人体器官组织进行重建，是一种跨学科，跨领域的生物医学工程技术，使科技和生物医学相融合，提升生物医学工程的科技水平，推动生物医学领域的发展。从3D打印技术在生物医学领域中应用和发展的进程来看，主要经历了四个阶段，第一个阶段主要是用于体外医疗器械及模型，对使用材料并无相容性要求，第二个阶段是虽具备了生物相容性，但不能降解;第三阶段则是当产品在人体植入后就可以和人体组织产生相互关系，促进组织再生;而第四阶段则是通过蛋白，活细胞等材料来打印出生物活性產品，进而制造出组织与器官等[1]。因人体细胞具有高度复杂性，软骨组织相对简单，但细胞种类少，缺乏血管和神经支配，通过3D打印技术就可以有效解决人体细胞组织再生和器官再造。本文就对3D打印技术在生物医学领域中应用及其意义进行简单分析。

一、3D打印技术在生物医学领域应用的意义

3D打印是上世纪80年代末期出现的一种材料加工技术，在建筑、能源、电子机械、生物医学等多个领域中都得到了应用，并对行业发展起到推动作用。目前在生物医学领域当中3D打印技术已经取得了初步成效，提升生物医学技术水平，实现技术升级。随着3D打印技术的发展和进步，可以充分利用3D打印技术进行皮肤组织和血管模型的制备，形成微血管床，在生物医学领域中，3D打印技术对于皮肤组织的再生和修复都具备一定的优势，有利于实现多层活性和器官的发展。在口腔种植中也可以利用3D打印技术来模拟生物体骨的组织形貌，诱导成骨进行整合，实现个性化种植[2]。另外，在生物医学领域当中，3D打印技术数字化和信息化的技术升级，也为医学领域研究工作开拓了方向，例如在医学诊断当中医生和患者在术前沟通和治疗方案探讨时都可以通过3D打印技术准确的反映以及制造三维立体模型，制定出患者的治疗方案，通过模拟实验的方式来提高手术成功率，确保手术方案的精确度和精准率。

二、3D打印技术在生物医学领域中的应用

在生物医学领域中3D打印技术已经得到了应用，并取得了初步成效，使生物医学工程科学属性得到加强，随着技术水品的提高，3D打印技术也得到进步，在生物医学领域中也具备良好的应用前景和优势。在生物制造中可以利用3D打印技术来构建生物体形态模型，由于其优良的制造工艺，可以减少人体发生免疫排斥反应，通过利用生物材料可以打印出三维立体的组织细胞和活性因子，对于生物医学工程领域的发展起到了推动作用[3]。从当前来看，3D打印技术在生物医学领域中的应用主要体现在医学诊断、组织再生和口腔种植三个方面。

首先，在医学诊断中，可以通过3D打印技术来形成生物医学工程产品，精准复制可以为治疗工作提供模型，使手术成功率得到大大提高，在临床治疗工作中有利于对治疗措施加以改善。当前在口腔科、骨科及手足外科等科室内已经得到广泛应用，通过CT扫描来获得三维立体数据，通过数据来打印模型，进行精准的观测，医学诊断效果得到明显提高，提升了医学诊断科学性和成功度。在组织再生领域中，3D打印技术的应用能够有效提升组织再生细胞精密性，对于组织再生技术具有显著意义，例如通过3D打印技术来制造耳廓等，和传统组织工程相比，3D打印技术的精密性和质量都得到明显提高，通过计算机来控制设备，同步数据存储和评价，实现技术升级，在组织再生中可以为缺损部位形成三维立体材料，在内部置放细胞载体和细胞因子、药物等，促进组织细胞生长[4]。另外，口腔种植是临床医学的重要组成，口腔种植技术也广受社会关注和重视，随着口腔种植技术的升级，在口腔种植领域中应用3D打印技术，能够有效满足患者个性化的种植需求，提高精准度。由于口腔种植材料多为钛合金，由于钛合金材料的弹性模量较骨皮质高，在实际的口腔种植中极易出现局部的骨质吸收情况，因此加强口腔种植针对性是有必要的，在应用3D打印技术时，可以将粘结剂的含量，力学性能以及熔融温度等进行调整，确保其各项参数都符合松质骨弹性模量和种植材料相近，提高种植质量，也更有利于细胞生长和成骨多孔结构的应力均匀[5]。

结语：随着近年来人类科技的发展和进步，3D打印技术已经在建筑、生物医学等多个领域中都得到了广泛的应用，尤其是在生物医学领域当中，为疾病治疗与研究提供了技术支撑，有利于提高生物医学工程的研究水平，为生物医学工程提供辅助。目前，3D打印技术已经在生物医学领域中的医学诊断、组织再生及口腔种植等方面已经得到应用，对于组织再生和修复具有良好的应用前景，形成新的研究思路，有利于生物医学工程的深入发展，使科技和生物医学相融合，提升生物医学工程的科技水平。

参考文献：

[1]李昆，YOANN DE RANCOURT DE MIM■RAND，郭嘉.软物质材料3D打印技术及应用进展[J].塑料，2019，48（05）：101-106.

[2]董婷.3D打印技术在生物医学工程中的应用与研究[J].信息记录材料，2019，20（08）：30-31.

[3]陈明，张丽，卢万鹏，杨雁.浅谈3D打印技术在生物医学领域的应用与发展[J].信息记录材料，2019，20（07）：22-23.

[4]杜艳绥，乔宝臣.3D打印技术现状及应用趋势分析[J].数码世界，2016（08）：58-59.

[5]徐弢.3D打印技术在生物医学领域的应用[J].中华神经创伤外科电子杂志，2015，1（01）：57-58.