三維打印生物醫用材料分類-生物醫用高分子材料

　　醫用高分子打印材料具有非常優異的加工性能，可適用於多種打印模式，並且具有良好的生物相容性和降解性，使得其成為三維打印生物材料中的主力軍。不同的打印技術需要設定不同的材料打印參數。比如熔融沉積打印所使用的是熱塑性的高分子材料，逆向工程只需將原材料拉成絲狀即可打印，但其直徑通常在1.75mm左右，並且要具有很快的固溶轉變性能，以保證在擠出前迅速熔化，擠出後能迅速冷卻。光固化立體印刷打印技術需要漿料呈液體狀態，且具有光敏特性。
　　目前最受研究者青睞也是被應用最多的三維打印高分子材料是可降解的脂肪族聚酯類材料，如聚乳酸(PLA)、聚己內酯(PCL)等。聚己內酯是一種半晶型高聚物，曾經一度被拋棄，直到組織工程和三維打印的興起，PCL也再度走上曆史舞台。聚己內酯在被加熱時有優異的流變性能及粘彈性，這使得其成為以熔融沉積為原理的打印機最主要應用的材料之一。
　　聚己內酯在體內能夠穩定存在長達六個月，隨後在逐步降解，且副產物對人體無毒無害。聚乳酸是一種線型熱塑性脂肪族聚酯，3D列印具有良好的生物相容性和生物降解性。但由於聚乳酸的降解是由酯鍵水解實現的，同時由於乳酸的釋放導致了周圍體液環境中PH值的下降。這些酸性副產物易引發組織炎症及細胞死亡。
　　為了改善這一問題，研究者們將聚乳酸與生物陶瓷複合，來制備複合支架，以提高其生物響應性以及阻礙酸性環境的形成。Ion等利用3D打印技術制備了一種新型的磷灰石-矽灰石/聚乳酸(AW/PLA)複合結構，該複合結構與皮質骨和松質骨的性質相匹配。體外細胞實驗的結果表明， AW/PLA複合支架能夠有效促進大鼠骨髓基充質幹細胞的增殖和成骨分化。產品設計公司在大鼠顱骨缺損模型中，複合支架表現出良好的骨整合與促進新骨形成的能力。

　　除PLA及PCL外，聚丙烯(PPF)是光固化成型中被研究最深入的能夠生物降解且能夠光致交聯的聚合物材料之一。通常情況下打印的漿料要與富馬酸二乙酯DEF溶劑混合，同時也要加入光引發劑。溶液的粘度和PPF與DEF的比值對打印過程以及支架的力學性能有很大的影響。聚醚醚酮(PEEK)由於其熔點在350℃，所以只能通過選擇性激光燒結打印技術來成型。但熔點高也賦予了PEEK 抗熱性，使其能夠在高溫蒸汽殺菌時依然保持穩定。但是作為生物材料來講，PPEK缺乏對組織工程有利的骨整合性，不能與自然骨很好地結合，所以容易引起一些排斥反應，而且價格偏貴。