三維打印生物醫用材料分類-陶瓷基漿料

　　在過去的十幾年中，三維打印技術得到了迅速的發展，這也讓其在許多新領域中得到應用，更是吸引了醫療設備以及組織工程領域的目光。由於三維打印能夠以短時間、低成本為病人量身定制特定的醫療產品，這也使得三維打印技術在未來的個人醫療時代有極大的發展前景。目前，已經有很多生物材料通過三維打印的方式制備骨組織工程支架或者其他一些醫療產品等。在本環節中，我們將針對不同的打印技術需要的材料性能進行整體概述，並重點介紹目前已經應用過的生物材料及其優缺點。
　　生物醫用活性陶瓷能夠模擬自然骨的礦物相、結構以及機械性能，是理想的仿生骨修複材料。目前應用3D打印機直接打印陶瓷材料有很大難度，產品設計公司因為液態的陶瓷材料數量很少，而且其熔點遠在熔融沉積打印方式所能承受的范圍之外。另外，由於陶瓷材料缺乏光敏特性，因此不適用於光固化立體印刷技術。應用選擇性激光燒結打印系統也很難打印出高密度又多孔的結構。直接擠壓式的三維打印技術是目前打印陶瓷材料最有前景的方法，陶瓷粉體必須有合適的顆粒粒徑(通常情況下10-150微米)，以及合適的粘結溶液，使其易於打印成型。
　　羥基磷灰石粉末被廣泛應用於三維打印中，這和其礦物相中磷酸鈣的大量存在有關。通過聚丙稀溶液一層一層濺射到HA粉末上，逆向工程隨後進行燒結完成固化過程，這樣我們就得到了羥基磷灰石的聯接體。通過燒結，其抗壓強度(0.5-12Mpa)可達到人體松質骨的最低要求。將其移植到小鼠模型中，8周後支架邊緣開始有新骨生成，內部也有類骨質以及血管長入。但盡管人工骨支架性能優異，但距離臨床使用標准仍然相差甚遠。

　　生物玻璃是內部分子呈無規則排列狀態的矽酸鹽的聚集體，材料中的組分可以同生物體內的組分互相交換或者反應，最終形成與生物體本身相容的物質。3D列印研究者通過細胞和動物實驗對生物活性玻璃進行了一些列研究，發現生物玻璃具有優越的自降解性能，其離子產物可以增強成骨細胞的增殖分化和激活成骨基因的表達。為了有效治療腫瘤相關的骨缺損病症，Lu等[9]首先制備了磁性納米粒子改性的介孔生物玻璃，並將其與殼聚糖混合，制備得到多孔複合支架。該複合支架具有良好的骨再生和光熱治療功能，在腫瘤相關骨缺損的治療中有著巨大的應用價值。