3D 打印骨组织工程支架的制备技术*

何潇 何扬波 朱少奎 何黎冰 王晗 王翀

3D打印技术作为一种增材制造的方式在生物医学领域引起了极大的关注，主要有2 个原因：一是其多功能性、易用性和制造过程的精确控制，二是定制的骨组织工程支架具有不规则形状的结构和性能[1]。除此之外，骨组织工程支架为细胞提供一个导电的微环境，模拟人体组织的多尺度结构[2]并能作为一个提供药物（生物分子[3]）的优良载体。近年来，随着国内外科研专家在骨组织工程支架方面的深入研究，骨组织工程支架开始被赋予更多新功能，本文总结了2014—2019 年来3D打印骨组织工程支架的制备方式及材料和性能，介绍设计和制作骨组织工程支架的思路以及最新的研究成果。

1 3D 打印骨组织工程支架的材料及性能要求

骨再生是非常复杂的，其中涉及大量分子、细胞、生物和机械方面的因素。因此，诱导骨再生的多孔骨组织工程支架需要具有合适形状、孔径、孔隙率、降解性、生物相容性、力学性能和理想细胞反应等一系列要素。

1.1 骨组织工程支架的材料种类

骨组织工程支架的材料很多样：生物陶瓷粉末、天然/合成水凝胶、天然/合成聚合物及其复合材料，如表1 所示[4-10]。

表1 骨组织工程支架的材料种类

1.2 骨组织工程支架的结构

1.3 骨组织工程支架的机械性能

人体骨组织由皮质骨和松质骨组成。皮质骨致密，孔隙率仅为5%～10%；松质骨为海绵状结构，孔隙率为50%～90%。皮质骨占人体骨骼重量的80%，而松质骨占20%。皮质骨的抗压强度和杨氏模量明显高于松质骨[12]。……