近几年来，齿科的数字化进程方兴未艾，种植牙、隐形正畸等领域正在快速增长。齿科加工企业在拓展业务范围、扩张规模的同时，也面临着全新的挑战。比如： 如何管理诸如金属和陶瓷修复种植、隐形正畸等多种生产工艺？ 如何对口扫、设计、生产数据进行统一管理？ 如何快速查询订单的生产进度并进行动态生产排程？ 这些挑战不仅有关于加工工艺的，也有关于生产流程的。在传统模式下，解决这些问题往往需要大量人力，或是使用多种不同的软件，效率低下且容易出错。 如果这些问题能通过一款软件得以解决，就可以帮助齿科加工企业简化流程，显著提升运营效率，起到事半功倍的效果。效率的提升也有助于承接更多的市场需求，提升市场份额，做到领先一步。 Oqton提供的正是这样一个一站式齿科解决方案，能够轻松搞定整个齿科加工的全过程。接下来，就让我们一起来细数一下它的三大特点。 人工智能驱动的增材制造 人工智能可自动对各种齿科零件进行分类。牙冠、牙桥、牙模、可摘局部义齿等不同类型的零件会使用不同的工艺路径来进行加工。 基于人工智能的自动摆放会为零件寻找理想的摆放角度。这有助于减少支撑材料的使用量、提升零件的表面质量，同时缩短打印时间和后处理工序的复杂度。 Oqton平台会根据不同的零件类型，自动生成锥状或晶格状支撑，并避免支撑接触重要的表面。为了便于后期对零件的分拣，还可以自动为零件生成标签。 Oqton平台可以实现人工无法完成的高密度3D排版，进一步提升设备的利用率。 人工智能可以根据实际使用情况来学习用户偏好的分类方式、摆放角度和支撑生成策略，实现了个性化与自动化的完美结合。 强大的CNC减材和增减材混合加工 根据坯料的情况，自动进行零件排版并生成连接杆，提高材料利用率。 零件在3D打印完成后，无缝衔接直接在基板上进行热处理和机加工，以保证精度、简化流程。 通过打印定位零件，帮助CNC设备在开始加工前精准定位。 端到端的生产流程管理 Oqton平台保留了从订单到交付的完整的数字线索。对于生产的每一个环节，无论是3D打印、机加工、后处理、质检和发货，其中涉及的订单、零件、物料、工具和设备均可用二维码或NFC进行追溯。 基于人工智能的自动排程会根据交货日期将生产任务安排到跨地域的各种设备上。排程结果还能根据订单的优先级，通过物联网获取的设备的实时信息进行动态变更。 Oqton平台会对有交付风险的订单的发出警告，并进行动态插单。 实时数据和历史数据可用于定制看板和报表，让生产状况一览无余。 Oqton平台会监控激光器、滤芯、切削刀具等关键设备组件，并适时给出维保或替换建议。 扫码关注OQTON堃腾智能制造，即可免费申请软件演示 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.工艺人员会失业吗？开启金属3D打印，并没有你想得那么难 2.十款时下最热门的3D打印数据处理软件，哪款适合你 3.一款基于3D打印工艺预测、性能数据库和全动态工艺自适应调整的黑科技软件 4.国产3D打印软件Voxeldance Additive经受住市场考验，2.0即将线上发布

2021年1月，欧盟委员会批准了法国公司Carmat制造的人工心脏投入商用。据该公司介绍，该产品使用与人体相容的生物材料制成，在电池供电下可完成人体心脏功能，有望缓解心脏捐赠者不足的问题，为需要移植心脏的患者带来福音。该人工心脏暂定售价15万欧元（合约118万人民币），根据市场需求每月生产量可达到10颗。人工心脏被誉为“医疗器械皇冠上的宝石”，主要功能是利用生物机械手段部分或全部替代心脏泵血功能，维持患者的血液循环。对于重症心力衰竭患者来说，人工心脏是代替心脏移植的有效治疗手段。然而，用于泵送血液的人工心脏装置仍存在缺点，这些装置仍有很大的改进空间。考虑到这一点，科学家们一直在着力研究采用新技术制造更加安全的心脏，3D打印便是近些年来被关注的焦点，且已经取得了显著的进展。 1.2017年，3D打印的硅胶心脏实现跳动 2017年，苏黎世瑞士联邦理工学院的功能材料实验室研究人员使用3D打印创建了一枚几乎像真实心脏一样跳动的柔性硅胶心脏，能够以更安全、更舒适的方式来保持血液泵送。 这种人工心脏与真正的心脏大致相同，重390克，拥有左心室和右心室，并由一个充当器官肌肉的腔室分开。当腔室被加压空气充气和放气时，泵将液体从腔室中泵出。 3D打印跳动人工心脏 在测试设备时，研究人员使用了与人体血液相似粘度的液体，发现从根本上说，它以与人类心脏相似的方式起作用。然而，有一个非常严重的限制，因为该材料只能承受大约3000次的打击——相当于使用大约30到45分钟。虽如此，该研究仍然证明了人造心脏的可行未来路径。 2.2019年，3D打印的微缩版心脏实现血管化 2019年，以色列特拉维夫大学研究人员宣布，他们用人类的脂肪组织，通过3D打印技术制作出了一颗“人造心脏”，虽然只是一个微缩版的原型，却是人类“首次成功设计并打印出一个具有细胞、血管、心室和心房的完整心脏”。 3D打印血管化心脏 研究过程中，研究人员对病人的脂肪组织进行了活组织检查。再将脂肪组织中的细胞和非细胞物质分离。在细胞被重编程为多能干细胞，并被有效分化为心脏细胞和内皮细胞的同时，细胞外基质——一种由细胞外大分子组成的三维网络，如胶原蛋白和糖蛋白，被加工为一种水凝胶，作为打印的“墨水“。科学家借此打印出了血管化的心脏结构，这在人工心脏的研究和制备史上属于首次。虽然这颗心脏长度只有2.5厘米，和兔子的心脏大小相仿，但这颗心脏可以收缩，研究人员此后的努力方向则是使其实现泵血功能。 这颗心脏长度只有2.5厘米 这个结果给了研究人员极大的信心，证明了3D打印方法未来在工程化、个性化组织器官移植方面潜力巨大。 3.2020年，3D打印的真实心脏实现泵血功能 在经历了3D打印的人工心脏缺乏必要生物细胞、缺乏机电功能，因而无法实现真实的心脏机电反馈（心肌机械变化引发的电生理变化）后，2020年3D打印心脏研究获得突破性进展。 明尼苏达大学研究团队开发了一种新型生物墨水，3D打印出了具有腔室、心室和血管结构的心脏，在体外培养了60天之后，该结构具备泵血功能。相关成果以封面文章的形式发表于Circulation Research（国际心血管领域顶级杂志）。 3D打印心脏原理示意图 此前的3D打印心脏之所以不具备相关机电功能，是因为成熟的心肌细胞一般不易增殖或迁移，其在体外的构建过程存在巨大挑战，研究人员难以获得所需的高细胞密度。明尼苏达大学的研究小组希望使用具有高度增殖能力的干细胞，在原位诱导心肌细胞分化，从而为心脏功能定制组织。最终，研究人员通过优化配方实现了对心肌细胞的分化，并创造了一种新型的生物墨水，不仅可以在空间上准确沉积，而且在打印过程中不需要任何支撑结构，该墨水最终将降解以提供细胞增殖的空间。 生物打印后24天内细胞增殖的演变过程 为了测试创建的准确性，研究团队使用磁共振成像扫描对打印的主动脉结构与3D数据进行了比较。发现有86％的打印结构控制在0.5mm的误差范围内，横截面对比发现内部腔室具有很高的保真度。14天后，90%的生物墨水被单个和大型菌落细胞填充，到6周后，观察到非常有限的细胞死亡，这表明3D打印的主动脉结构具有比较稳定的状况。 为了确定整个血管中机电功能的保存程度，研究人员对其进行了检测，在心脏表面检测到的动作电位反映了研究人员对改变起搏频率和药物刺激的预期反应。 3D打印的人类心脏具备泵血功能 最终，明尼苏达大学的研究小组得出结论，他们采用3D打印制造的人工心脏具有强健的机电反馈功能，而且其腔室、心室和细胞壁厚度比先前打印的都要高，这使得心脏的泵血功能更为强大。 END 使用患者自身组织作为“原材料”，3D打印真实心脏，对于解决器官移植造成的排异反应意义重大。患者将不再需要一直等待或服用药物来防止排斥反应，相反，3D打印技术能够为患者量身定做。此外，该技术还将解决或减轻日益严重的器官短缺问题，从而在医学界开辟一条新道路，为未来的器官移植铺平道路。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.生物医疗领域使用陶瓷3D打印面临的挑战 2.3D生物打印的革命：会跳动的心脏，会呼吸的肺和会生长的骨 3.医疗：PEEK相较金属植入物的优势与不足 4.3D打印医疗器械所面临的挑战—灭菌与失效

所有陶瓷零件，无论是传统加工还是3D打印的，都具有微小的缺陷。当应力施加到该区域时，缺陷会变成不受控制的裂纹，从而导致整个零件发生灾难性破坏。将增强材料添加到陶瓷基体中是创建耐缺陷零件的常用方法。 当前主流的陶瓷3D打印工艺无论是熔融沉积、光固化还是粘结剂喷射成型，都需要首先将打印生坯中的聚合物去除（脱脂），然后烧结陶瓷颗粒。而近来，聚合物硅氧烷基树脂的发展使陶瓷3D打印带来了新的发展契机，基于该树脂基体打印的陶瓷生坯，可在高温（700至1100℃）热解循环后直接转化为致密零件，省去了漫长的脱脂和烧结步骤。而研究者所需要考虑的关键因素在于，陶瓷的低固有韧性会在其加工过程中引入缺陷（如气孔、未熔合、层间结合和表面粗糙度），这些缺陷可能会在结构上损害最终的陶瓷组件。 3D打印的陶瓷发动机零件进入窑炉 HRL实验室3D打印的陶瓷复杂形状同时具备极高性能 美国休斯实验室（HRL Labs）在2016年就用3D打印工艺开发了可承受超过1700°C高温、强度是类似材料十倍的新型陶瓷，相关研究被发表于《Science》杂志。自此之后，HRL的团队一直致力于这项技术研究，并于近日在美国陶瓷学会杂志《Journal of the American ceramic society》以封面文章的形式发表最新研究成果，其在自由成形高韧性陶瓷方面获得了材料和工艺上的突破，能够解决陶瓷制造过程中缺陷的产生。 一种新配方，使3D打印可成型的陶瓷厚度和韧性分别提升3倍 HRL研究的挑战在于将增韧解决方案与3D打印过程结合在一起。为了解决陶瓷材料的固有脆性，HRL实验室的团队开发了一种新型的纤维增强陶瓷基复合材料。通过将光引发剂和碳氧化硅（SiOC）材料的混合物引入硅氧烷基树脂，配制了新的陶瓷前驱体。经过热解极端加热过程，3D打印的陶瓷增强前驱体材料可直接转化为碳硅氧化物（SiOC）陶瓷。 研究人员利用Prodways ProMaker L5000工业打印机制造了一系列1.25×2.5×15mm的样品，来进行评估和优化配方。经过大量的表征测试，该团队发现陶瓷颗粒具有非常好的分散性，但打印部件的拉伸强度却不同寻常。 Prodways ProMaker L5000基于DLP工艺 研究发现，较厚的样品比较薄的样品更容易开裂，聚合物在热解过程中会伴有挥发性物质释放，而挥发物必须通过基体扩散才能从自由表面逸出。因此温度分布、样品几何形状和基体扩散系数是防止基体内孔隙形成的重要因素。HRL团队随后确定了可以达到增强水平的“最佳点”。添加过多的增强元素将超过其“填充极限”，零件强度会降低；而添加量不足，则可能使陶瓷开裂。 与此同时，研究团队指出增强体的加入有两个主要作用：随着颗粒浓度的增加，可成型的陶瓷最大壁厚增加了3倍，而且打印的陶瓷韧性也提高了3倍以上，弯曲强度在225-325MPa之间。由于具有与传统加工陶瓷相当的韧性、强度和强度变化性，因此所提出的增材制造方法可自由制造高性能陶瓷定制组件。 通过持续测试，HRL找到了最佳配方 陶瓷3D打印工艺创新 除了那些被大家熟知的陶瓷3D打印工艺之外，一些新的成型方法也在不断涌现。 2020年9月，弗劳恩霍夫陶瓷技术与系统研究所宣布其科研团队开发了一种多材料喷射系统（MMJ），可同时打印金属、陶瓷等多种材料，创建具有组合属性或功能的产品。 荷兰3D打印机制造商Admatec也推出了一种模块化的新型DLP陶瓷3D打印机，该系统的设计满足了熔模铸造行业中生产大型氧化铝零件和二氧化硅核壳结构的需求。 Admatec金属陶瓷一体打印机 2019年，Exone推出X1 160PRO，凭借800x500x400mm的成型尺寸，它成为迄今为止最大的金属粘结剂喷射成型3D打印机。然而值得关注的是，该打印机具有开放式的材料系统，还能够成型多种陶瓷和陶瓷金属复合材料。 在其他工艺方面，基于纳米陶瓷颗粒直接喷射成型的Xjet似乎一直没有迎来竞争对手。通过将分散有纳米陶瓷颗粒的液体喷射在构建平台上，高温使其蒸发，仅留下陶瓷材料薄层，该技术能够生产出具有最佳细节和最高质量的陶瓷增材制造零件。 XJET陶瓷3D打印零件 与金属和聚合物相比，许多陶瓷的极高熔点对增材制造提出了挑战。由于陶瓷不易铸造或机加工，因此3D打印可实现几何灵活性的巨大飞跃。HRL所开发的陶瓷前树脂体系可以使用目前商业化的立体光刻3D打印机进行成型，且零件在热解过程中具有均匀收缩率，最终陶瓷零件内部几乎没有孔隙。这为创建具有复杂形状的高性能陶瓷部件创造了可能。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.航空航天领域应用陶瓷3D打印面临的挑战 2.现在及未来，那些将受益于陶瓷3D打印的行业 3.2019年3D打印材料市场的演变：趋势和机遇（陶瓷金属篇） 4.陶瓷3D打印技术汇总

清华新闻网1月21日电近日，清华-伯克利深圳学院(TBSI)精准医学与公共健康研究中心马少华副教授、黄来强教授团队在3D打印技术制造的类器官研究中取得重要成果，成功建立了类器官均一化、自动化、高通量培养平台，制备的人源和鼠源的正常组织和肿瘤类器官，形态结构均一，忠实地保留了源组织/肿瘤从基因分子细胞到组织生理病理的特性、对药物和治疗的反应功能。其中肿瘤类器官高度保持了源肿瘤的异质性和患者之间的异质性，为肿瘤的发病机理研究、药物和疗法的筛选和评价、个体化精准治疗，以及再生医学的研究和开发提供了优良的技术平台和疾病模型。 肿瘤类器官制备及应用路线图 类器官在生物医学医药研究、个性化治疗以及再生医学领域具有广阔的应用前景。其中基于癌症病人肿瘤组织在体外三维培养的肿瘤类器官，作为肿瘤疾病模型，在癌症药物、疗法、个性化精准治疗的研究和开发中具有巨大的应用潜力。但是，目前类器官研究还存在诸多问题：类器官形态及组成的可控性差；同批次类器官个体之间，以及不同批次类器官样本之间均存在显著差异；建模周期长（培养周期需要4-6周），而且建模过程缺乏自动化操控，耗时费力。 针对这些问题，研究团队以微流控联动3D打印技术快速制造、培养和自动化操控建立正常组织和肿瘤类器官，全过程均一可控，可高通量规模化。通过微流控液滴技术将含有细胞的Matrigel剪切成直径约500微米的均一化微球并将其作为细胞活动的结构模板，经过1周培养熟化（细胞自组织）即可形成类器官。利用这个平台成功培养了小鼠肝、肺、肾等正常组织的类器官，癌症病人肺、肾、胃、直肠等多种肿瘤的类器官。 类器官制备技术平台示意图 3D打印技术参考查询了清华-伯克利深圳学院的有关信息，发现该校曾于2016年购买上普博源(北京)生物科技有限公司的高级生物3D打印设备。经查询，该公司专门从事3D生物打印和制造先进生物打印产品，拥有创新的3D生物打印系统、新型生物墨水和先进的3D细胞模型，并应用于个性化组织工程和癌症治疗、医疗器械、药物测试和新药研发。 目前，该公司官网显示的生物3D打印机有五种类型，包括两型入门级和专业级的桌面生物3D打印机，两型旗舰级的生物细胞3D打印机和多功能生物3D打印机，以及一型低温沉积组织工程支架3D打印机。 上普生物开发的生物3D打印机 以旗舰级四喷头多功能桌面级生物3D打印机为例，该设备通过数种喷头与功能模块相互之间的自由搭配，可以组合出诸如水凝胶细胞打印、多材料复合打印、转轴管腔打印、近场直写打印等数十种打印工艺。一台设备即可涵盖绝大多数生物3D打印使用场景，完全胜任仿生组织器官构建、高端医疗器械、细胞研究与治疗、先进材料开发等多方面应用。 上普生物3D打印机应用领域 仿生组织器官 ·脊髓打印 ·心脏打印 ·皮肤打印 组织工程支架 ·骨修复支架 ·半月板支架 ·骨-软骨支架 细胞研究与治疗 ·细胞免疫研究 ·胚胎干细胞打印 ·神经细胞打印 个性化药检模型 ·器官芯片 ·个性化肝癌模型 ·神经药物筛选的类脑模型 高端医疗器械 ·抗HPV病毒蛋白缓释支架 ·心脏支架 ·血管支架 ·人工心脏瓣膜 先进材料拓展应用 ·人造肉 ·导电材料打印 ·磁性材料打印 ·4D打印 BioMaker提供多种打印喷头，从细胞打印喷头到光固化喷头，从制冷喷头到高温喷头，每种喷头都搭载上普特色打印技术，保证擅长材料可以顺畅打印 ‍ 随着生物打印技术的发展，在生物学中使用生物打印的努力只会越来越多-从开发来模仿生物学动态特性的新生物墨水到与生物学复杂性相匹配的新生物打印机和生物打印方法。为了进一步增加广泛采用，工程师正在继续简化生物打印技术以改善自动化，以减少操作员所需的经验。 未来，生物打印可能会取得进展的一个特定领域是形态发生，其中涉及复杂的细胞，生化和生物物理动力学，这些动力学雕刻出了活生物体及其组成器官的形状和组成。这些复杂性可以通过生物打印的构造以某种形式概括，包括与快速扩展的类器官工程领域合并。因此，生物打印的未来将为广泛的生物学问题提供巨大的潜力。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.最新研究：生物3D打印的人类心脏实现泵血功能！ 2.3D生物打印的革命：会跳动的心脏，会呼吸的肺和会生长的骨 3.生物组织工程技术的变革—体积打印技术 4.浙大团队：轴向光刻3D打印技术在生物组织工程中的应用和优缺点 --广告--

2021年1月19日，国家药监局关于发布免于进行临床试验医疗器械目录（第二批修订）的通告（2021年 第3号），其中包括了“3D打印截骨导板”、“牙科增材制造用金属材料”等3D打印相关医疗产品，可以免于进行临床试验，是个重磅利好消息。 2018年9月，国家药品监督管理局印发《关于公布新修订免于进行临床试验医疗器械目录的通告》（2018年第94号），对前期已发布的免于进行临床试验的医疗器械（及体外诊断试剂）目录进行了全面修订和汇总，分别印发了修订汇总后的《免于进行临床试验的医疗器械目录》和《免于进行临床试验的体外诊断试剂目录》。在此基础上，2019年12月，国家药品监督管理局印发《关于公布新增和修订的免于进行临床试验医疗器械目录的通告》（2019年第91号），公布了第一批新增和修订的免于进行临床试验的医疗器械（及体外诊断试剂）目录。 为贯彻落实中共中央办公厅、国务院办公厅《关于深化审评审批制度改革鼓励药品医疗器械创新的意见》和国务院深化“放管服”改革有关要求，进一步做好医疗器械注册管理工作，根据《医疗器械监督管理条例》《医疗器械注册管理办法》《体外诊断试剂注册管理办法》，国家药品监督管理局组织新增和修订了第二批免于进行临床试验医疗器械（及体外诊断试剂）目录。现予以公布，自公布之日起施行。 3D打印截骨导板：骨科手术配套工具，用于匹配患者解剖结构。采用高分子聚酰胺材料或金属材料，经3D打印制成。非无菌提供，经灭菌后一次性使用。预期用于特定病人的骨科手术中定位、导向和保护。分类编号为17-06-00的牙科增材制造用金属材料，在管理类别中属于第Ⅲ类牙科增材制造用金属材料：牙科增材制造用纯钛、钛合金、钴铬合金金属材料，用于通过激光选区熔化工艺加工制作牙冠、牙桥等非植入修复体，产品本体材料及性能指标须至少满足YY∕T 1702-2020 《牙科学 增材制造 口腔固定和活动修复用激光选区熔化金属材料》、GB 17168 《牙科学 固定和活动修复用金属材料》等相关国家和行业标准要求。豁免情况不包括用于制作颌面赝复体、种植体、基台及附件的产品及与已上市产品相比采用新材料、新技术或具有新作用机理、新功能的产品。不包括3D打印等创新工艺的产品但是，颅颌面接骨板系统、金属锁定接骨板、金属锁定接骨螺钉、金属带锁髓内钉等明确指出，不包括3D打印等创新工艺。也就是说，这四种产品，如果是使用3D打印来制造的，不属于本次“免于进行临床试验医疗器械”△不包括3D打印等创新工艺的医疗产品 17 13-06-03 颅颌面接骨板系统 由符合GB 4234.1、GB/T 13810、ISO 5832-1、ISO 5832-2、ISO 5832-3标准规定的不锈钢、纯钛、钛合金材料，通过常规的机械加工、热处理及表面处理工艺（不包括3D打印等创新工艺）制成，不包含全新结构设计的产品。适用于颅颌面骨折内固定。修补、覆盖、填充骨缺损或孔洞者除外。 Ⅲ 新增 18 13-01-01 金属锁定接骨板 由符合GB 4234、GB/T 13810、ISO 5832-1、ISO 5832-2、ISO 5832-3、ISO 5832-11等标准规定的不锈钢、纯钛、钛合金材料，通过常规的机械加工、热处理及表面处理工艺（例如钝化、电解抛光、阳极氧化等）制成，不包含全新结构设计的产品，不包括3D打印等创新工艺。适用于四肢骨折内固定。 Ⅲ 新增 19 13-01-01 金属锁定接骨螺钉 产品由符合GB 4234、ISO 5832-1标准规定的不锈钢和符合GB/T 13810、ISO 5832-2、ISO 5832-3、ISO 5832-11标准规定的纯钛、Ti6Al4V、Ti6Al4VELI、Ti6Al7Nb钛合金材料，通过常规的机械加工、热处理及表面处理工艺（例如钝化、电解抛光、阳极氧化等）制成，不包含全新结构设计的产品，不包括3D打印等创新工艺。适用于四肢骨折内固定。 Ⅲ 新增 20 13-01-04 金属带锁髓内钉 由符合GB 4234、GB/T 13810、ISO 5832-1、ISO 5832-2、ISO 5832-3、ISO 5832-11等标准规定的不锈钢、纯钛、钛合金材料，通过常规的机械加工、热处理及表面处理工艺制成。通常由主钉和/或附件组成，符合YY/T0727系列标准及YY/T0591标准要求，不包含全新结构设计的产品，不包括3D打印等创新工艺。适用于长骨骨折内固定。 Ⅲ 新增

体积3D打印又称层析成像增材制造，通过多光束在透明树脂液体中快速创建零件。相比传统的DLP和SLA技术，多光束3D打印可以达到更高的吞吐量（>105mm3/h），同时可以打印更加粘稠的材料。 瑞士洛桑联邦理工学院用于高分辨率层析成像打印的实验装置 此前，多光束3D打印的最小特征尺寸被限制为大约300 µm。今年2月，瑞士洛桑联邦理工学院应用光子学设备实验室在《nature communications》发表研究成果，其将优化的投影源与集成的反馈系统相结合，可以在整个构建过程中精确控制光聚合动力学，并在几秒钟内（<30 s）可靠地创建复杂零件。这种反馈增强的层析成像重建技术，可以使零件的分辨率达到80µm，能够批量生产厘米级丙烯酸和有机硅零件，从而在一定程度上媲美现有成熟的光固化工艺，为后续更为快速的工业化增材制造打开了道路。 本月，《nature》杂志再次发表体积3D打印的最新研究成果。来自德国勃兰登堡应用技术大学和洪堡大学的研究人员提出了一种新的引发聚合反应的新化学方法，该化学方法可以更好地控制引发和聚合反应发生的液体体积，从而可以进一步提高打印分辨率，而不会牺牲打印速度。 研究人员将这项技术称之为“X射线照相”（xolography）。其使用具有两种不同波长的光束先后与树脂中的光引发剂发生反应，从而在受限体积内引发局部聚合。 在整个过程中，两台光束发生装置以相交位置固定放置。第一束光用来“激活”一个区域（切割光圈范围内光引发剂分子主链上的一个分子环），然后第二束光（包含切片图像）将被激活的树脂聚合、固化。随后，树脂相对于第二束光（切片图像）位置反向移动，树脂被激活区域相对已固化区域前置，连续投射的切片图像不断在新激活区域发生聚合反应，最终零件制造完成。 “X射线照相”体积3D打印光学装置示意图 “X射线照相”体积3D打印概念图 与轴向光刻体积打印的区别在于光束曝光区域始终被限制 该过程的优势在于，相比于此前的体积3D打印装置来说，确保了曝光区域一直被限制一定区域之内（光束交叉位置）中，所有特定体素在固化光下只暴露一次。这将使零件的分辨率显著提高，通过从多个侧面激活打印区域和在容器周围旋转规定强度分布的光片，可以实现更深的打印量和更高的打印速度。 X射线照相体积3D打印示例 打印件具有较好的机械强度 研究人员指出，在没有任何计算机辅助优化和反馈系统的条件下，目前的分辨率大约是以前已知的所有宏观体积3D打印工艺的10倍，而如果使用更佳的光学系统，该技术的制造精度可达到10μm以下。 在打印速度方面，“X射线照相”体积3D打印的速度比双光子聚合技术高出104-105倍，并与计算轴向光刻技术具有相同数量级。可以预见，使用瓦特级的激光源（目前为70mw）和热弛豫时间更快的光引发剂，速度将大幅提高。 评论：光固化3D打印工艺正在经历速度迭代，从传统的SLA到以CLIP和HARP技术为代表的高速光固化，下一代是否是体积3D打印技术呢？ 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.轴向光刻3D打印技术在生物组织工程中的应用和优缺点 2.2019年10大3D打印技术、材料和应用突破 3.Carbon 推出 CLIP 新型大尺寸光固化 3D 打印机 4.生物组织工程技术的变革—体积打印技术

材料学是对口腔修复学影响最大的学科之一，口腔应用材料学的发展，对口腔修复质量的提高具有不可取代的作用。 义齿制作用的金属材料可以分为贵金属、半贵金属和非贵金属三大类，其中非贵金属性价比较高，而且随着牙科材料的不断研发和改进，很多非贵金属的生物安全性和可靠性都在提升，其中钴铬合金、纯钛和钛合金是目前最常见的牙科非金属种类，也是牙科最常用的3D打印金属种类。那这三种金属在性能上有何区别？ 01 不同牙科金属力学性能对比 牙科金属材料的力学性能至关重要，因为制作出的义齿修复体需要在强度、硬度、塑性和回弹性方面满足相应的要求，才能安全可靠的应用在口腔修复领域。 为了更准确对比三种金属材料的性能，减少成型工艺对最终成型材料力学性能的影响。本研究选用目前市场上三种金属材料，统一采用激光选区熔化成型工艺，最后再对比成型后的性能。 力学测试件的成型照片 不同牙科金属材料成型后的力学性能对比 从以上对比表格可以看出，纯钛及钛合金的密度仅为钴铬合金的一半，属于轻量化的牙科金属；低密度的牙科修复体能够减少口内异物感；此外，钛及钛合金的导热性仅为钴铬合金的六分之一，因此, 牙科钛修复体具有保护牙髓、避免冷热刺激的作用。此外，TC4钛合金弹性模量与人体硬组织最接近，屈服强度又高，可发生的弹性变形要远超钴铬合金，在临床上就变现出良好的回弹性。 纯钛及钛合金都是常见的轻量化牙科金属材料，纯钛虽然具有较高的延伸率，可塑性较强，但是纯钛的强度和硬度较低，口内长期使用容易变形，固位力下降明显。而TC4钛合金相比纯钛，具有较高强度和硬度的同时，兼具弹性和塑性，更匹配口腔临床使用的要求，耐久性更好。 02 不同牙科金属耐腐蚀性能对比 金属材料长期处于口腔环境中，难以避免会有金属离子析出。因此牙科金属材料需要具有一定的耐腐蚀性，尽可能减少金属离子析出，减少安全健康隐患。 本文还通过实测数据结合国内外研究文献数据的方法，对比了三种材料的耐腐蚀性。 其中重庆医科大学的文献《口腔用生物金属材料的耐蚀性能》根据不同材料的金属离子析出范围，将金属材料分成了三类，如表2所示，纯钛、TC4钛合金和钴铬合金都属于较少溶出量种类，7天溶出离子总量都低于9μg/cm2。 不同金属材料浸泡溶出离子总量 本文研究人员对3D打印的钛合金进行了耐腐蚀性实测，测试结果表明：在37℃、7天释放到指定溶液中的总金属离子为5.6μg/cm2，具有较好的耐腐蚀性，达到了贵金属的耐腐蚀性水平。3D打印技术参考在查阅资料时发现，中山大学孙逸仙纪念医院口腔科的研究指出3D打印的钴铬合金比铸造的钴铬合金耐蚀性更优；另有研究发现3D打印的纯钛比钛合金具有更好的耐腐蚀性。 03 不同牙科金属生物相容性对比 与生物相容性相关的因素主要包括材料对人体应无毒性、无刺激性、无致癌性和致畸变等作用。在体内正常代谢作用下，应保持稳定状态，无生物退变性，其代谢或降解产物对人体无害，且易被代谢。 本文还通过实测数据结合国内外研究文献数据的方法，对比了三种材料的生物相容性。 其中文献《口腔金属材料安全性、相容性以及功能性的评价》研究显示钛金属及其合金材料耐磨损性能强、细胞相容性好、耐腐蚀性能强，是首选的应用材料，其次是贵金属合金材料和钴铬合金材料。 文献《钴铬合金与钛合金修复材料的细胞相容性研究》表明钴铬合金对HGF细胞具有一定的细胞毒性，而钛合金细胞相容性良好。 有关3D打印纯钛的生物相容性以及钛合金耐腐蚀性和生物相容性的研究 从上表的文献结果汇总也可以发现，钛合金材料在经过3D打印成型后具有较好的生物安全性。 04 结语 医用材料对于生物性能的要求极高，生物相容性是医用材料应用于人体后与机体之间发生相互作用，医用材料与人体机体对相互作用的反应能力能够保持相对稳定而不会相互排斥。 传统工艺制作的纯钛、钛合金以及钴铬合金已经是应用非常成熟的生物医学材料，在复杂及个性化医疗器械加工与制造过程中，也逐渐开始运用金属3D打印技术。两种工艺所制造的试件都具有良好的生物安全性，且在某些条件下，3D打印试件的性能更优于传统铸轧。3D打印技术不会改变材料的生物安全性，利用该技术的优势，纯钛、钛合金以及钴铬合金将在牙科及骨科等个性化医疗领域将会有更好的应用前景。如果非要说那种材料更好，只能说，没有最好，只有更好。 注：本文主要内容来自优材科技，3D打印技术参考整理补充，请审慎参考。本期上传：1.钛及钛合金3D打印医用产品的生物安全性2.3D打印纯钛与钛合金的腐蚀性能研究欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.3D打印在口腔种植领域的应用效果如何？ 2.隐形牙套3D打印过程及相关工艺 3.3D打印医疗植入物的应用现状及国内研究团体 4.现在及未来，那些将受益于陶瓷3D打印的行业

2019年4月，以色列特拉维夫大学研究人员宣布，他们用人类的脂肪组织，通过3D打印技术制作出了一颗“人造心脏”，虽然只是一个微缩版的原型，却是人类“首次成功设计并打印出一个具有细胞、血管、心室和心房的完整心脏”。当时这颗心脏可以收缩，但无法像正常心脏一般搏动泵血。 3D 打印的微型心脏 而近日，来自明尼苏达大学的研究人员在相同研究方面取得了重大进展，该团队开发了一种新型生物墨水，并使用3D打印技术创建出了具有腔室、心室和血管结构的心脏。在体外培养了60天之后，该结构具备泵血功能。相关成果以封面文章的形式发表于Circulation Research。本期，我们介绍该研究的主要内容。 3D打印功能性心脏的难点 虽然越来越多的研究已经证明能够使用生物材料3D打印整个心脏，但这些打印出来的构造要么缺乏必要的生物细胞，要么缺乏机电功能，因而无法实现真实的心脏机电反馈（心肌机械变化引发的电生理变化）。这是因为成熟的心肌细胞一般不易增殖或迁移，其在体外的构建过程存在巨大挑战，研究人员难以获得所需的高细胞密度。 明尼苏达大学的研究小组希望使用具有高度增殖能力的干细胞，在原位诱导心肌细胞分化，从而为心脏功能定制组织。 3D打印心脏原理示意图 为了实现这一目标，该团队需要开发一种生物墨水，其配方将能够提高细胞活力，促进多能干细胞增殖并分化为心肌细胞。最终，研究人员通过优化配方实现了对心肌细胞的分化，并创造了一种新型的生物墨水，不仅可以在空间上准确沉积，而且在打印过程中不需要任何支撑结构，该墨水最终将降解以提供细胞增殖的空间。 构建心脏结构并验证打印的准确性 研究团队首先打印了带有两个腔室以及一个血管入口和出口的干细胞负载主动脉结构，在细胞繁殖到足够的密度后，研究小组开始对细胞进行分化，赋予它们在心脏中不同的作用。为了保证细胞存活，营养物质并不可少，研究发现该打印结构具备弹性和功能性。 3D打印心脏的构建过程，下图显示了打印的准确性 为了测试创建的准确性，研究团队使用磁共振成像扫描对打印的主动脉结构与3D数据进行了比较。发现有86％的打印结构控制在0.5mm的误差范围内，横截面对比发现内部腔室具有很高的保真度。14天后，90%的生物墨水被单个和大型菌落细胞填充，到6周后，观察到非常有限的细胞死亡，这表明3D打印的主动脉结构具有比较稳定的状况。 生物打印后24天内细胞增殖的演变过程 检测3D打印心脏的泵血功能 3D打印心脏结构的目的是希望它能够泵血或“跳动”。为了确定整个血管中机电功能的保存程度，研究人员对其进行了检测，在心脏表面检测到的动作电位反映了研究人员对改变起搏频率和药物刺激的预期反应。 3D打印的人类心脏具备泵血功能 最终，明尼苏达大学的研究小组得出结论，他们采用3D打印制造的人工心脏具有强健的机电反馈功能，而且其腔室、心室和细胞壁厚度比先前打印的都要高，这使得心脏的泵血功能更为强大。 采用相同方法构建的宏观人类心脏为未来在多个尺度用于药物测试提供了可能，同时它将极大推动临床心脏病学的发展，使研究更接近于临床移植，同时，这一进展也代表了在构建大尺度组织方面迈出的关键一步。 END 组织工程学的目标之一是能够在体外创建组织或器官来维持人体的正常生理机能，3D打印为这项工程提供了一种方法。近年来，生物3D打印已用于创建一系列人体组织或器官，通常用于测试和研究，而非直接移植。去年以色列特拉维夫大学3D打印的整枚心脏，为探索创建高逼真度和针对特定患者的组织进行3D打印的可能性开创了研究先河。而本文的研究，则为组织器官功能性的实现提出了一种方法。 注：研究原文已上传QQ群，不足之处请留言。 欢迎转发 联系微信：2396747576;硕博交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.生物组织工程技术的变革—体积打印技术 2.中国科学家如何采用干细胞实现血管3D打印 3.3D生物打印的革命：会跳动的心脏，会呼吸的肺和会生长的骨

华西医院是国内最顶尖的医院之一，也是世界领先的3D打印骨科应用高地。迄今为止，华西医院骨肿瘤中心已完成超过200例3D打印骨科植入物手术，在手术布局、材料选择以及结构、界面精准设计和承重等关键技术方面，都处于国际领先水平。 骨科3D打印植入手术是全球医学领域应用最早、研究最成熟的领域，3D打印的金属假体可以提供优良的个体化仿生植入物，实现精准治疗。 骨科3D打印植入物 在外形上，3D打印能够制造出传统方式制造不出的骨科仿生形态；在结构上，3D打印界面具有仿生骨小梁网孔结构，孔径/孔隙率通过特定设计可以诱导促进骨生长，让自体骨与植入物快速整合。在强度和稳定性上，3D打印植入物具有良好的初始稳定性和生物力学性能，更符合临床相关要求。 自2015年以来，华西医院为200多例骨肿瘤患者实施了3D打印金属植入手术，手术量和临床效果在全世界都处于领先水平，这些成绩的取得都离不开华西医院骨科-骨与软组织肿瘤中心学术带头人屠重棋教授。 华西医院教授讲述：国内3D打印医疗产业发展痛点 华西医院骨科每年要完成的骨科手术量约14000例，3D打印手术并不是其中开展类型最多的手术，且开展难度较大。屠教授选择研究3D打印技术是因为看到了它在骨科应用的价值，对某些疑难病例来说，它能够达到现有技术无法达到的禁区。经过多年实践，屠重棋教授指出，我国在3D打印机和材料研发、产品设计、制造及临床应用等方面还任重而道远。 首先是打印机器和打印材料的问题。目前我国使用的医学金属3D打印机、生物3D打印机及其打印材料几乎都来自欧美发达国家，在此方面几乎没有原研产品，只在尼龙或树脂等打印机和材料方面可自给自足。在技术上的落后和短板限制了我国3D打印临床应用的发展。 其次是优秀的3D打印数字工程师缺少。虽然我国在近5-10年间也培养了大批的数字影像工程师，但目前仅能满足临床的基本需求，主要原因是缺乏临床医疗的相关知识。 3D打印医疗应用离不开医工结合 第三个是医工结合的难点问题。3D打印在骨科临床应用所需要的骨科高级别医生，不仅要熟练掌握临床专业知识和技能，同时还需要熟悉数字化影像学、材料学、工程学和生物力学等相关知识，目前此类医生太少。 第四个难点是生产工艺的精准、稳定和行业评价体系的建立。首先是需要供应商保证产品的精准性，3D打印金属植入物对于材料和制造工艺要求很高，需要很高的精准度。植入物的精准度需要第三方严格评估，量化评估3D打印骨小梁的形态、孔隙率、孔径、强度等指标；其次是对成品的后处理进行考量评估。 我国第二批3D打印医疗器械团体标准正式发布 自2019年7月我国第一批5项3D打印医疗器械团体标准正式实施以来，我国医疗3D打印应用开始走上快车道。2020年6月18日，中国医疗器械行业协会发布公告，审查通过第二批十项3D打印医疗器械团体标准，批准发布为中国医疗器械行业协会团体标准，并于今日正式实施。 第二批10项3D打印医疗器械标准包括： 1. 《医用增材制造钽金属粉末》 2. 《3D打印钽金属临床应用标准》 3. 《增材制造（3D打印）个性化牙种植体》 4. 《增材制造（3D打印）口腔金属种植体》 5. 《增材制造（3D打印）口腔种植外科导板》 6.《增材制造（3D打印）定制式骨科手术导板》 7.《3D打印金属植入物有限元分析方法》 8.《3D打印金属植入物质量均一性评价方法及判定指标》 9.《生物打印医疗器械生产质量体系特殊要求》 10.《金属增材制造医疗器械生产质量管理体系的特殊要求》 十项标准涵盖了从原材料、植入物、手术导板到质量管理体系的多方面内容。 在钽金属粉末标准中，详细规定了用于增材制造的医用钽金属粉末的技术要求、试验规则、标识、包装、运输、贮存及质量证明等；应用标准则对设计开发人员提出了详细要求，如需具备熟练的定制式3D打印钽金属骨缺损假体设计开发能力，尤其是对设计开发过程中软件的兼容性、数据转换的正确性和完整性有充分的掌控能力等。 3D打印钽金属材料标准的粒度要求 3D打印金属植入物质量均一性评价方法及判定指标，不仅界定了3D打印金属植入物产品质量均一性的术语，还详细列述了植入物的化学成分、内部质量、显微组织、尺寸、表面质量、表面粗糙度、多孔结构以及力学性能评价方法及判定指标的相关内容。 生物打印医疗器械生产质量体系特殊要求，对从事生物打印医疗器械的生产企业在设计开发、生产、销售和售后服务等全过程提出了详细要求。 由于定制式的3D打印医疗器械是由主治医生和工程师交互设计后采用增材制造而成，常规检测手段和评价方法很难确保其安全有效。3D打印医疗器械标准的建立对确保定制式3D打印医疗器械的临床应用的安全性和有效性具有重要意义。 本次十项标准于2020年7月1日起实施，将会为国内3D打印行业及相关应用指明方向，助推行业健康快速发展。 注：十项标准已上传QQ群。本文部分内容参考动脉网杨雪《华西医院骨科屠重棋教授：3D打印与工匠精神》。 欢迎转发 联系微信：2396747576;硕博交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.3D打印医疗植入物的应用现状及国内研究团体 2.3D打印医疗植入体的安全性、国内审批流程及存在的问题 3.国内对3D打印医疗器械的生产、应用有哪些严格要求和限制 4.标准初定，国内医疗3D打印的现状及未来发展的难题在哪里

通过生物3D打印技术，科学家已经可以在体外得到多种人体器官和组织工程支架，如会跳动的心脏、会呼吸的肺和会生长的骨，堪称2019年最突出的生物和医学3D打印研究。 在国内，四川大学研究团队的生物3D打印技术可谓走在前列。2016年，川大团队就已经将生物3D打印的血管植入恒河猴体内；同年，国内首家生物3D打印研究院—四川省生物增材制造产业技术研究院，由四川蓝光英诺生物科技股份有限公司与四川大学华西医院联合建立。 近日，川大再次实现新突破—一种无创生物3D打印技术，可以无创地在正常组织下面直接成型生物墨水，包括活体组织原位构建，从而避免新创伤。相关成果发表于Science子刊ScienceAdvances。本期，我们来介绍这项新技术。 一种无创生物3D打印技术主流的生物3D打印多是指在体外成型组织和器官后通过手术植入患者体内。无创生物3D打印则是一种在病灶位置成型所需构造的皮下直接成型技术，它避免了手术带来的新的创伤，无疑，它具有更高的难度，甚至有些天方夜谭。   体外血管3D打印技术 基于DLP技术的生物3D打印技术具有生物相容性好、细胞活性高，打印精度好、速度快等优点。但传统的DLP生物打印技术都是基于紫外或蓝光引发的光聚合反应开发，皮肤透过性较差，无法直接引发皮肤下的单体聚合。而近红外光则能够穿透深层组织，可用于药物释放控制以及3D图像的可视化，更重要的，它具备引发光聚合的潜力。 然而一直以来，近红外光却并未用于诱导光聚合反应，这是因为近红外光的光子能量较低，且引发剂的光子吸收能力不足，无法有效诱导光聚合。在这项研究中，四川大学华西医院的主要贡献可能有两点：一是以DLP技术为原理，将传统的紫外光换为近红外光，开发了一种无创的体内生物3D打印系统；二是设计了一种可以将近红外光在打印目标区域转换为紫外光进而引发光聚合反应的纳米引发剂结构。 近红外光3D打印系统与纳米引发剂结构 纳米引发剂设计的巧妙之处在于，内部的核心结构具有近红外光吸收活性，外层结构则具有紫外光吸收活性，两者通过静电形成复合结构。在具体的打印过程中，980 nm的近红外光将组织图像通过光学透镜投射到生物墨水上，纳米引发剂可以将近红外光转换为365 nm的紫外光，进而引发紫外光聚合反应。这种方式避开了直接使用紫外光穿透人体组织所带来的损伤与能量损失，大大提高了光利用率，实现在人体内部无创制造生物组织。 论证无创生物3D打印技术的可行性为论证基于纳米光引发剂的无创生物3D打印技术的可行性，研究人员首先在体外用常用的生物材料以逐层打印的方式打印了多种不包含细胞的微结构。为进一步模拟在体内打印的情况，研究人员又将老鼠皮肤或猪的肌肉组织覆盖在生物墨水上，再进行打印。试验结果表明组织下打印结构完整，形状误差控制在12.1%。最后，研究人员将不包含细胞的生物墨水注射到小鼠皮下，进行了体内实验，在打印1天及7天后，打印结构及周围的组织仍保持完整，并且没有显示出明显的副作用，证明了生物3D打印技术具有应用于临床治疗的潜力。 本研究无创生物3D打印的耳廓组织 此外，研究人员采用小鼠作为模型，通过本研究的技术在小鼠皮下无创打印了包含软骨细胞的耳廓形结构，该过程耗时仅20 s。在一个月后，支架结构保持良好，并且软骨细胞不断成长，形成了可用于器官重构的耳廓结构。 脂肪干细胞具有治疗由钝器造成的闭合性组织损伤的潜力。通过本研究的技术，可以在伤口处原位形成包含脂肪干细胞的组织支架，有助于伤口愈合。研究人员采用带有肌肉闭合性损伤的小鼠为模型，采用该技术在伤口处打印了包含脂肪干细胞的组织支架，在十天后，小鼠的伤口明显愈合，相关测试表明该支架对组织无副作用。 END 总的来说，该研究最为直观的体现就是，通过对人体无害的近红外光实现了传统生物相容性水凝胶单体的聚合，为体内无创制造提供了一种方法。生物墨水通过诸如注射和灌注等无创的方式递送至目标位置，通过具有良好生物穿透性的近红外照射平台能够精确控制被组织覆盖的生物墨水成型为结构化产品。 此外，因该技术的无创特性，将大大推动生物3D打印技术在临床上的应用。 注：研究原文已上传。限于作者对高分子及生物3D打印的知识有限，有不准确之处请留言，谢绝转载至微信以外平台。欢迎转发 联系笔者：2396747576;技术交流和资料下载群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.3D生物打印的革命：会跳动的心脏，会呼吸的肺和会生长的骨 2.体积3D打印技术在生物组织工程中的应用和优缺点