生物3D打印技术的应用现状和发展趋势

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生物3D打印技术的应用现状和发展趋势

作者：陈鑫 李方正

来源：《新材料产业》2017年第11期

3D打印（又称“增材制造”）已成为推动新一轮技术创新和产业变革的重要力量。生物医疗领域以其需求量大、个性化程度高、产品附加值高的特点，成为3D打印技术的重要应用领域。目前，生物3D打印技术已经被应用于术前规划、体外医疗器械、齿科、金属植入物等领域，未来将向可降解体内植入物和3D打印生物组织/器官等方向发展。 一、生物3D打印内涵和发展现状 1.生物3D打印内涵

生物3D打印是基于离散-堆积成形原理，以活细胞、生物活性因子及生物材料的基本成形单元，设计制造具有生物活性的人工器官、植入物或细胞三维结构的技术，融合了制造科学与生物医学，是一项具有交叉性和前沿性的新兴技术。生物3D打印技术主要包括3个技术范畴。一是基于生物医学影像数据重建或设计三维立体数字化模型并3D打印成形技术，可应用于术前规划、外科整形和手术导板等领域，满足个性化需求；二是基于仿生的多尺度生物复杂结构设计和建模，建立具有多尺度复杂结构，并满足成形制造能力的生物系统模型；三是组织支架和类组织结构体的生物制造技术，包括基于生物材料3D打印的组织支架制造技术、基于直接细胞受控组装的含细胞类组织结构体的制造技术、用于再生医学和病/药理学研究的细胞/器官打印技术和细胞/组织/器官-芯片制造技术等。 2.生物3D打印发展现状

3D打印技术可满足个性化、小批量、大规模的医疗需求，已经广泛应用在体外医疗器械制造领域，现正向着个性化永久植入物、临床修复治疗和药物研发试验等领域扩展，未来将致力于生物组织、器官的直接打印。据Wohlers Associates统计显示，2015年3D打印技术在全球范围内医疗/牙科领域的应用量为12.2%，位列3D打印技术的第5大应用领域。

世界各国纷纷将生物3D打印技术作为未来战略发展的重点方向，抓紧布局。2011年，美国国防先进研究项目局（DARPA）立项支持工程制造三维人体组织结构的体外平台，包括循环、内分泌、胃肠道、免疫、外皮、肌肉骨骼、神经、生殖、呼吸、泌尿系统10大生理系统，并计划将其用于体内。2016年，日本厚生劳动省下属的中央社会保险医疗理事会，用于辅助医疗和手术的3D打印器官模型的费用将属于标准医疗保险支付范围，推动3D打印技术在医疗领域的应用。

我国高度重视生物3D打印技术与产业的发展。《国家增材制造产业发展推动计划（2015-2016年）》将医疗领域增材制造作为重要发展方向。科技部首先启动的“十三五”国家重大科技

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