8月5日，最新一期Nature正刊更新了一项3D打印技术研究——来自清华大学机械工程系的欧阳礼亮教授团队发表了题为“In‑situ particle‑to‑fibre transformation of hydrogels for 3D printing”的文章。 这项研究提出了一种名为Shift的全新3D打印技术，它解决了生物制造的一项重要难题——让3D打印的人造组织，从无序凝胶，变成了内部拥有清晰脉络，能像真实肌肉那样收缩，并具有神经那样定向传导能力的仿生活组织。 但你能想象到，这项突破的灵感是受到了兰州拉面制作过程的启发吗？！ 真实的肌肉、神经和血管，内部都是高度有序的平行纤维结构，也就是它们都是有方向性的，这在该领域又被称为是各向异性。 采用挤出式3D打印（直接墨水书写）水凝胶等软材料，是目前常用的生物制造手段，它像挤牙膏一样把材料从喷嘴中挤出，然后层层堆叠成三维结构，通常被研究人员用来制造各向异性组织。 但该技术存在两个难题。 一个是流动性和定型，墨水的流动性必须足够好（够稀）才能挤出，但要保证打印的形状不塌陷又需要墨水足够稠，解决该问题的方法通常是使用支撑浴。 另一个问题更为困难，怎样在组织内部制造出精细的微结构来实现各向异性。通常使用的方法包括更换喷嘴、预设流道等，以及利用剪切力让墨水中的分子链或预先混入的短纤维被迫顺着流动方向排列。但这些方式要么受制于喷嘴的物理尺寸极限，没办法制作更精细的结构；要么是短纤维/分子链排列不均匀，很难做出高品质、整齐划一的内部取向结构。 清华大学团队开发了一种新方法，称之为“剪切-拉伸诱导原位颗粒-纤维转变”方法，缩写为SHIFT。就如同前文所述，它的开发灵感来源于拉面制造工艺，可以把该过程理解为“边打印、边拉扯”的精密制造过程。 整个制造过程分四个步骤——配制墨水、打印挤出、定型和后处理。 墨水包含两种特性完全相反的材料混合而成，分别为遇热变软、遇冷变硬的明胶，以及遇热变硬、遇冷则变软的泊洛沙姆。在这项技术中，明胶颗粒均匀地悬浮在液态的泊洛沙姆溶液中，制成打印墨水。 墨水装入打印机后，会从类似针头的喷嘴挤出。因“针头”内部存在收缩区，流速会急剧增加，在流动方向上会产生黏性拉力，把原本的明胶颗粒像拉面一样瞬间拉长，变成极细的纤维，其直径最小为5μm。 这个过程必须配合精确的温度控制，在所设定的环境中，明胶颗粒受热变软能够被拉伸，而包裹它的溶液则因受热开始凝固变硬。两种材料完全相反的属性，让刚被拉长的明胶细丝直接被周围凝固的“壳”锁定困住。 研究人员发现，这种制造方法能够同时打印多种组分，也就是说，在打印过程中，可以加入多种颗粒，最终在挤出的细丝中包含平行排列的不同纤维束。此外，最终的纤维粗细与通道的收缩程度和初始颗粒大小共同决定，跟挤出速度几乎不相关，研究人员能够准确预测纤维直径。 最后一步是根据最终用途选择后处理方案。例如是需要植入，还是用作培养基，可以选择是否去除外壳结构。 如果最终用途是做植入，在洗掉外壳之后需要注入真正的生物基质，再进行紫外光固化让整体结构重新定型。 需要注意的是，外壳在洗掉时，内部的纤维也会变成散乱状态。但研究人员在墨水配制时，可以在明胶颗粒中引入了光固化成分，在洗掉外壳之前，先对打印出来的整体照射紫外光，就能内部纤维彻底定型。之后，洗掉外壳的纤维可以用于构建血管网络，也可以注入生物基质再固化用于植入。 研究人员探索了这项技术在再生医学领域的应用可行性。 他们把肌肉细胞裹进打印结构后，细胞能够沿着微纤维生长，能够融合成长3mm的肌管，而且能在培养皿里能自发抽动。 进一步的，他们还对小鼠进行了大块肌肉缺损修复实验。将打印好的含细胞的SHIFT支架植入8周后，其肌肉恢复效果、步态、抓力等，几乎接近健康小鼠。 此外，还验证了引导断裂神经定向再生的效果，SHIFT技术打印的支架成功桥接了断端。 这项研究发现了拉伸流变和相反相转变的软物质变形的物理现象，并将其用于3D打印来实现功能性生物组织微结构的制造，未来在医疗领域或有重要应用空间。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

牙科作为3D打印技术的重要应用领域，正在以惊人的速度增长。根据AM Research（增材制造领域知名市场研究和行业分析提供商）于2025年6月发布的《2025年牙科3D打印市场研究与预测》，2024年牙科3D打印市场已达52亿美元，约占整个增材制造市场的三分之一。预计到2033年，牙科增材制造市场规模将增长近一倍，达到96亿美元。这一显著高于行业预期的数据显示出牙科行业3D打印应用的发展速度比人们想象的更为迅猛。这标志着，该报告所体现的市场规模在很大程度上已经可以与航空航天领域的应用占比相接近。 牙科3D打印按应用可分为修复、正畸、种植等。报告显示，到2025年修复领域预计占牙科市场39.9%的份额。该领域占比如此之高，主要是因为社会对牙冠、牙桥等的修复体大幅增长所导致的，而这些应用又会带动牙科金属3D打印材料市场的发展。 AM Research的报告进一步显示，2024年牙科3D打印材料市场的规模为9.65亿美元。另一家研究机构Future Market Insights则指出，中国将在未来十年主导牙科3D打印材料市场。殊不知，我国高端牙科3D打印金属材料的发展也走过了一段从进口到实现自主化生产的道路。在这期间，多家头部粉末品牌均为此做出了贡献。 金源智能粉末 3D打印技术参考在中国增材制造产业联盟发布的《2025年中国增材制造优质产品名单》中发现，由金源智能开发的“牙科用激光选区熔化钴铬合金粉”赫然在列。 这份榜单由增材联盟联合国家增材制造产品检验检测中心共同遴选，共收到全国286项申请，由行业专家进行评审，优中选优，最终确定了78项。他们均是中国增材制造高质量产品的优秀代表，入围门槛高。金源智能此次入选，是行业对其产品品质的重要肯定。 齿科行业对金属3D打印粉末的要求极高，无论牙冠、牙桥还是活动支架，对材料的强度、生物相容性和金瓷结合力都有明确的指标。钴铬合金因为具有优异的综合性能，因此是当前主流的齿科金属3D打印材料。 然而由于工艺的特殊性，材料的质量成为影响成败的关键因素。3D打印技术参考注意到，2025年就有至少两家企业因为3D打印的原材料和工艺最终影响了产品的安全性而被监管部门处罚。 对牙科3D打印材料和工艺来说，球形度不足会导致铺粉不均匀，氧含量过高会降低产品的力学性能，而热膨胀系数则会影响到产品的稳定性。 据了解，金源智能在金属3D材料领域已深耕十余年，在粉末粒度控制、球形度优化及收得率提升等关键指标上稳居行业前沿。该公司的钴铬合金粉末在2020年就获得了国家药品监督管理局颁发的三类医疗器械注册证书（注册证编号：国械注准20203170788），同时还通过了美国FDA注册，产品适用于金属牙冠、牙桥、义齿支架等齿科重点修复应用。 如果说获得资质认证只是入场券，那么能否解决应用中的实际痛点，才是材料能否赢得长期口碑的关键。金源智能推出的钴铬合金粉末具有优异的生物相容性，能够为修复体提供长期的安全和服役强度；优秀的金瓷结合力与低热膨胀系数，能确保产品减少崩瓷风险。目前，该公司的产品已经过了长期的市场测试和验证。 据3D打印技术参考了解，面对市场的差异化需求，金源智能已经开发出了完整的齿科专用3D打印材料体系，如CoCrW、CoCrWMo、CoCrMo、Ti6Al4V、NiCr等多种类型，可以满足不同需求制造。 金源智能粉末体系 END 牙科3D打印市场的快速增长主要得益于人们对口腔健康意识的提高以及全球人口的增长。3D打印技术的不断进步，包括硬件、软件和材料的改进，正在提升该技术在牙科应用中的普及性和吸引力。此外，人口老龄化导致牙科修复需求增加，也促进了市场扩张。 金源智能此次入围“2025年增材制造优质产品”名录，标志着其金属粉末产品在球形度、成分一致性、批次稳定性等维度得到了权威认可。面对下游用户和监管部门对材料可追溯性和应用适配性的严格要求，金源智能表示将深化粉末-工艺-性能闭环研发，提供有竞争力的产品。 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#增材制造 #3D打印

3D打印技术参考注意到，开展LPBF多材料金属3D打印研究的弗劳恩霍夫铸造、复合材料及加工技术研究所（Fraunhofer IGCV），现已孵化出一家名为Fidentis的公司进行商业化应用。近日，该公司宣布其推出的首个LPBF多材料金属3D打印产品——由钴铬合金和金两种材料一体化制造的可摘除义齿已投入使用。这对于多材料金属增材制造来说具有里程碑式的意义。 Fidentis采用的多材料金属3D打印工艺形式，区别于常见的粉筒送粉，而是将集成有专用粉末喷嘴、粉末吸收装置和部件安装触手的ABB工业机械臂搭载到AMCM 290设备上。在打印过程中，仅在需要的位置，施加第二种材料，打印完成之后，小范围内的将混合材料吸走。这一整体控制概念，由Fraunhofer IGCV与AMCM联合开发。 3D打印技术参考在2023就已报道过该技术，但让笔者意外的是，这一概念竟然真正的实现了商业化。这与口腔修复、德国本地情况不无相关。 笔者查询相关资料了解到，套筒冠义齿是牙科修复的手段之一。相关知识指出，套筒冠义齿是由两层紧密嵌合的冠组成，内冠是一个金属全冠，牢固地粘固在预先制备好的天然牙根或种植体上；外冠可套在内冠之上，其内壁形态与内冠的圆锥形外表面完全吻合，两者通过精密的摩擦力紧密地嵌套在一起，但可以摘出进行维护（需要注意的是，任何修复方案的选择都必须由专业口腔医生进行全面评估后决定）。但材料的选择会影响内外冠能否在使用时紧密贴合，在取出时也不费力。 套筒冠义齿修复的结构展示 资料指出，若内外冠单纯用非贵金属替代，长时间可能会导致内外冠“锁死”，难以取下。而外冠内壁使用纯金则是一种非常经典且高端的工艺。纯金非常柔软，具有极好的延展性，可更好的地贴合内冠。 通体的纯金牙冠过于昂贵，而另一种则是“贵金属摩擦面＋非贵金属承载体”的一体化方案。Fidentis指出，这种方案可以在保持性能的前提下，成本显著降低。但德国真正掌握高端牙科修复体（此处非指一般牙冠）制作技艺的技师只有几千人，而且培养周期漫长、考试门槛高，新生代愿意投身其中者寥寥。多材料金属3D打印，似乎是对德国这样致力于高端制造的国家的有效选择。 Fraunhofer IGCV基于机械臂的多材料金属3D打印从一开始就可能瞄准了这一应用。在多材料的3D打印过程中，Fraunhofer IGCV也进行了多种铺粉形式的研究，但多材料3D打印的最大问题就是粉末混合会造成极大的浪费。3D打印技术参考也曾报道过几种多材料的铺粉方式，在SLM系统中采用机械臂进行粉末沉积是该领域研究的典型形式。基于该设备，Fraunhofer IGCV成功制造了18k金和CoCrMo两种材料组合的牙冠。 在SLM制造完成后，使用零点夹紧系统对零件进行铣削。这确保了双冠的理想贴合度。事实证明，这种方式产生的滑动特性能够在患者口中保持很长时间。Fidentis指出，多材料解决方案可以以20倍的速度生产牙冠，削减60%的生产成本，并且能最大限度地减少贵金属使用。 最后需要特别强调的是，此项技术目前仅在特定机构应用，目前并未在国内看到相关案例。本文也仅作技术交流，与应用场景拆解，不代表任何商业推广立场。这项成果对于多材料金属增材制造来说具有里程碑式的意义，但长期发展如何也需更多观察。#增材制造 #3D打印 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

9月13日中国日报报道，全球最大的商业化3D打印药品生产基地正在江苏南京落成。该基地投产后，预计年产量可达3亿片。9月初，江苏省药监局向三迭纪核发了全国首张应用3D打印技术生产药品的《药品生产许可证》，标志着3D打印技术应用于药品研发和产业化进程进入新阶段 传统制药 VS 3D打印制药 传统的药片生产需要经过制粒、混合、压片、包衣和泡罩包装等复杂的工序。而在三迭纪工厂，这里没有传统的流水线，而是配备了全自动、自主、数字化的精密3D打印设备。 3D打印药物只需三个步骤：混合熔化、打印和包装。通过超过100000个监测点将药物材料分层放入预先设计的结构中，即可“绘制”出形状独特的药片。 图片来自三迭纪 3D打印制药的优势 三迭纪相关人士表示，这种方法在结构设计、生产效率、成本和质量控制方面都具有优势。与传统的实心块状或简单层状的药片不同，3D打印可以实现更复杂的内部结构。 3D打印药片还具有其他优势。它们可以设计成以可控的速率释放药物，从而防止药物浓度波动。此外，还可以加入“定位系统”，将药片精确输送到胃肠道的不同部位，从而最大限度地发挥其治疗效果。 图片来自三迭纪 除了这些优势之外，3D打印还比传统制药工艺更具优势。药品生产过程采用数字化控制，确保每片药片质量的精确可追溯性。此外，开发周期也显著缩短，过去需要数年才能完成的开发现在只需几个月即可完成。 我国在该领域发展的重要里程碑 江苏省药品监督管理局近日向该公司颁发了全国首张3D打印药物生产许可证，标志着三迭纪成为继美国Aprecia公司之后全球第二家实现3D打印药物商业化的公司，标志着我国3D打印药物技术发展的重要里程碑。 三迭纪的首款3D打印药物已完成药物研究和临床试验。该公司计划于9月向国家药品监督管理局药品审评中心提交上市申请，以获得上市许可。“目前，我们公司正在建设第二条3D打印药物生产线，预计今年12月将与生产基地二期同时竣工。” 三迭纪目前还有10多种3D打印药物产品处于I期或II期临床试验阶段，包括大分子药物和小分子药物。#增材制造 #3D打印 注：本文由3D打印技术参考译自中国日报外文版报道，未经联系授权，谢绝转载。

3D打印技术参考注意到，2025年第3篇与3D打印技术相关的Nature正刊文章于9月3日发表。来自荷兰乌得勒支乌得勒支大学医学中心的研究人员，发表了题为“Adaptive and context-aware volumetric printing” 的文章。 该研究介绍了一种称之为GRACE的新型3D打印技术，具有完全不同于现有工艺的特点。当前的3D打印技术依赖人、CAD模型、预设工艺，来实现层层制造；而这项新技术却能够主动感知打印环境、打印材料的内部特征等 “周边关联信息”，并基于这些信息动态调整打印策略，完全区别于传统上被动执行预设CAD模型指令的模式。 那这项新技术有什么意义？传统工艺技术要被淘汰了吗？GRACE技术又是基于怎样的需求诞生的？ 传统工艺自然不会淘汰。3D打印技术参考深入研究该论文，发现GRACE技术主要面向生物医学领域。3D打印技术已极大改变了该领域的研究进程，但所制造出来的医学组织、器官系统的功能，与系统本身的结构设计及各组件的相对位置直接相关。传统3D打印工艺无法精确控制上述这些关键元素的分布模式，进一步提升整体系统的功能变得极为困难。 本研究中使用的定制体积打印机使用了405纳米的激光源，通过将光束耦合到一个方形芯光纤中，形成平顶强度分布 GRACE技术基于现有的体积3D打印工艺，深度融合3D成像、计算机视觉和参数化建模，使系统具备了多维度环境告知能力。首先，系统通过光片显微镜对打印环境与材料特征进行实时精准捕捉，卷积神经网络或者预训练的模型便对成像数据进行分析、提取关键特征，参数化建模与多目标优化算法即可动态调整打印路径与策略，形成“感知-分析-决策-执行”的闭环系统。 如此复杂的功能，离不开大量的传感器的使用。在GRACE系统中就使用了压力传感器、温度传感器、应变传感器等。而机器学习更是实现该技术成功的重要保障。3D打印技术参考注意到，研究人员通过多项实验证明了系统的有效性： 血管化组织构建：系统能够精准识别细胞分布并生成血管网络； 软骨组织再造：这是多组织模型的自动对齐打印。软骨组织的结构极为复杂，GRACE技术实现了股骨模型和软骨曾的自动对齐，构建了类似天然骨软骨的结构。 软机器人：在该领域应用的价值体现在可以在现有结构上进行非侵入式打印。研究人员成功在软机器人的表面打印出具有定制功能的传感器和执行器，从而使其具有更强的感知和运动能力。 GRACE能够快速且自动地生成复杂的结构，能够直接围绕从细胞到宏观尺度的特征进行调整，需要的用户干预极大降低。在3D打印技术参考看来，这有了一些“智能打印”的意思，更像是一种未来技术的初步尝试，打印机就像是拥有了自己的思考能力，自主调整，这为未来的3D打印方式提供了想象空间。 #增材制造 #3D打印 #nature 注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

3D打印技术参考注意到，2025年3D打印技术领域第6篇Science文章于6月12日发表。来自斯坦福大学发表了题为“Rapid model- guided design of organ- scale synthetic vasculature for biomanufacturing”的文章。Science同期发表了来自剑桥大学的华人学者黄艳燕教授以及悉尼大学的华人学者居理宁教授联名评论文章“Synthesizing vascular trees at speed”。 这项研究主要探讨了生物组织领域的重大进展，聚焦使用3D打印技术快速开发具有人体器官尺度的大尺寸血管网络。研究人员开发了一个模型驱动的设计平台，能够使血管的生成速度提升230倍；结合多保真计算流体动力学模拟和三维生物打印，最终使制造出的血管模型结构、形状及尺寸均能达到人体器官规模。该研究将为体外构建具有活体功能的器官来用于药物筛选、疾病研究和移植带来新的发展契机。 https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj6152 血管化——生物制造的核心挑战 随着生物打印方法已能够精确放置细胞且保持良好的活力，目标已转向生成人体尺度、生理相关的组织。在人工组织中再现血流动力学对于其存活至关重要。真实的组织器官中细胞与血管的距离不超过100μm；在代谢需求高的组织中，这个距离可能小于20μm，血管密度可能超过每毫米2500个血管。 在立方体和双心室中设计的传统晶格血管网络和合成血管网络 血管为细胞提供营养、输送氧气并清除代谢废物。因此，在体外构建组织器官的一个重要工作就涉及到构建出通道来实现血管的功能，并会以灌注的形式向该组织器官模型中输入必要的生物、测试等物质。 然而，构建如此复杂血管网络的难度显而易见。要构建血管网络，首先应获取它的具体分布、再构建模型，然后再进行制造。目前，第一步的实现也非顺利，传统上建立复杂的模型通常需要几天时间。当前获取真实组织中血管分布的方法有从图像数据中分割血管以及通过冷冻显微镜和光学切片显微镜技术分割血管。前者的问题在于分辨率不足，后者的问题在于很少有直接的解剖学对应物可供提取成像，且仍然存在数据量巨大、三维重建困难、分辨率问题等。 具有1000个终端的血管树分别位于立方体、环形、双心室和脑回组织域中 现代灌注设计依赖简单晶格结构，无法很好地再现天然血管的拓扑结构和血流动力学。这些理想化的设计在低细胞密度组织中尚能发挥作用，但它们无法满足临床细胞密度下的组织代谢需求，导致所构建的人体尺度组织器官在体外的存活率很低。 血管网络设计速度提升230多倍 斯坦福大学的研究团队介绍了一种合成血管工具，能够在几分钟内生成跨器官的树网络模型，通过结合血流动力学模拟和3D打印技术，能够自动化的完成血管管道构建。 为了能够快速建模器官尺度的合成血管系统，研究人员采用四种不同的算法——将复杂问题分解为较小的子问题来求解；在每次添加血管时临时存储中间结构来减少计算复杂性；部分隐式体积表示法将3D体积切分为更小的部分，能够高效处理非凸几何体，如血管分支和心脏瓣膜，而无需使用计算成本高昂的网格；分层碰撞检测使用树结构来图形模拟和筛选两个血管之间的潜在交点。多目标优化同时做出决策，来生成闭合循环的血管回路。 为展示该平台的设计能力，研究人员计算生成了非凸形双心和环形几何结构中具有10^4到10^6个终端血管的合成血管。当达到100万个出口时，血管直径从1.2毫米到5微米不等，符合新生儿冠状动脉的形态计量数据。每百万血管树的生成大约需要5小时，从组织间隙到最近的血管的平均距离测量约为180到190微米。若纳入促血管生成方法，能够通过引入毛细血管网络进一步降低该平均距离。 在血管腔的 z 轴方向进行荧光扫描以检测其完整性 基于以上方法，设计复杂的血管树需要大量的计算劳动和成本大大降低。相比传统方法的模型设计速度加快了230多倍。 3D打印真实再现功能血管 为了说明组织工程的实用性，研究人员在水凝胶中打印了多种血管结构，水凝胶的自支撑特性使血管打印非常便利。 首先打印的是一个四血管平面网络，确认了防水性和灌注情况。在37°C以上，血管内的支撑材料可融化去除。光学相干断层扫描显示与数字设计相差很小，且受到打印针头和层厚的影响。研究人员还使用染料灌注，验证了管腔的完整性。 为了说明模型驱动的设计血管在组织制造和流动模拟方面的实用性，研究人员在一个立方体组织域中创建了一个非平面的单入口单出口血管网络。在打印前，通过数字孪生网络进行脉动流模拟确认了血流动力学完整性。通过将颗粒墨水挤压到颗粒支撑浴中来制造模型，获得软组织的弹性模量。这种合成血管确保了流量分布均匀，并相应地提高了灌注和存活率。 最后，研究人员利用嵌套3D生物打印技术在两个连续步骤中制造了一个灌注环。打印结构的微型计算机断层扫描(μCT)显示，与数字模型相比，表面偏差很小。 首先在含有高浓度细胞悬浮浴生物墨水中打印出了一个半径为10毫米、高度为18毫米的环形结构（非血管通道）组织。接着，使用基于明胶微颗粒的牺牲生物墨水，在环形结构中打印出由25个相互连接的血管段组成的集成可灌注血管域。作为对照，另一组实验只打印环形结构而不在其中打印血管，该结构在培养基中培养，而前一组则使用灌注形式培养。结果显示，内有血管的环形结构7天后仍然保持高细胞活性，而没有内部血管的机构则活性很低。该实验突出了嵌套式3D生物打印在构建具有可灌注血管域的组织结构方面的优势和应用潜力。 生物打印血管模型的灌注和存活情况 END 在多个尺度上生成定制血管一直是生物打印的重大障碍。在这项工作中，研究人员提出了一种综合的模型驱动管道设计方法，可高效生成任意几何形状的血管网络，结合先进的3D打印技术，将其制造出来。而且，所打印的血管网络能够确保体外的灌注功能和生物相容性。然而，研究也指出，目前大而复杂的具有较小直径血管的血管树仍然难以构建，打印不准确性可能导致灌注的中断或堵塞。 长期来看，组织工程旨在通过患者特定的干预措施替换受损或患病的器官。这项研究仍然扩展了未来合成血管结构在生物制造和患者特定建模中进行更广泛应用的潜在可能性，有望为组织器官再造提供重要的技术支持。

3D打印技术参考注意到，国家药品监督管理局于近日发布消息，批准深圳中科精诚医学科技有限公司含镁可降解高分子骨修复材料创新产品注册申请。 该产品由丙交脂-乙交脂共聚物（PLGA）、β-磷酸三钙（β-TCP）、金属镁（Mg）组成，采用低温增材制造技术及后处理制备而成。该产品适用于不影响骨结构稳定性的四肢骨缺损的填充和修复。药品监督管理部门将加强该产品上市后监管，保护患者用械安全。 据了解，该产品由中国科学院深圳先进技术研究院医工所转化医学研究与发展中心秦岭、赖毓霄团队历经15年研发，属于第三类植入器械。这项创新成果填补了行业空白，为骨缺损修复提供了具有完全自主知识产权的“深港方案”。 含镁可降解高分子骨修复材料（来自深圳新闻网，深圳先进院供图） 孔径和孔隙率是骨组织工程支架材料的主要评价之一，因为支架材料的孔道提供了细胞生长、营养物质输送的管道，孔径过大则不利于细胞的粘附，过小则不利于细胞的生长、增殖和分化。 3D打印技术参考查询相关专利发现，相关技术涉及在‑180℃～‑20℃的低温条件下进行3D打印成型，制得骨修复支架坯体；将骨修复支架坯体在‑180℃～‑20℃下进行冷冻相分离，得到骨修复支架。低温干燥技术实现了对支架材料孔径和孔隙率的可控，孔间连通率为100％。 含镁可降解高分子骨修复材料（来自中科院深圳先进院） 深圳新闻网发文介绍了这款产品的特点，研究团队利用低温3D打印方法开发出“含镁可降解高分子骨修复材料”，攻克了3D打印骨科器械的多项技术难点，成功实现了含镁骨修复材料的精准成型，并赋予材料特殊的仿生结构和适宜的强度。随着镁金属的加入，该材料不仅实现了与人体松质骨相近的力学强度，使其在手术操作中能够稳定应对冲击力，避免崩解或产生碎屑，还能在成骨早期提供稳定的力学支撑。同时，该材料能在6至9个月内完全降解并被人体充分吸收，避免了因材料残留引起的体内异物反应，降解过程中释放的镁离子能够参与新骨的形成和正常的生理代谢过程，加速骨缺损修复。

3D打印技术参考注意到，2025年3D打印技术领域第5篇Science文章于5月8日发表。来自发表了题为“Imaging-guided deep tissue in vivo sound printing”的文章。该文章的通讯作者教授，本科就读华中科技大学，硕士毕业于清华大学，现为加州理工学院医学工程教授。 这项研究的重要突破在于，其推出了一个体内3D打印平台，该平台可在实时成像的引导下，使用聚焦超声对活性组织深处的特定位置3D打印生物材料或聚合物。这项工作为组织再生、靶向药物递送、生物电子学和非侵入性治疗开辟了方向。 体内3D打印已成医学研究前沿，超声波技术优势与挑战并存 医学3D打印已经不仅仅局限于从体外制造再赋能医学，3D打印技术参考注意到，深穿透3D打印已成为当前医学工程发展的一个重要方向，其依赖的能量源通常是近外光和超声波。近红外光用于体内3D打印的局限在于穿透力非常有限，只能到达皮下，而超声技术具有深部组织穿透和非侵入性等优势，且具备实时成像能力，可用于精确定位和控制生物材料的原位制造，是当前实现体内3D打印研究的热点，此前哈佛大学也曾将该技术发表在Science上。 本想研究同期评论指出，聚焦超声波可以将高能声波传递到皮肤下深度达20厘米的局部区域，具体取决于超声波的频率和组织的类型。高声学能量还可以与材料相互作用，引发各种化学、物理和生物反应，实现定制化学反应、检测和治疗。但体内的超声3D打印比看起来更加具有挑战性。 利用声波触发化学反应，需要开发声触发墨水，即预聚物的液态配方，但超声波引起振荡气泡和流体运动可能会破坏注入的墨水材料，导致打印速度慢和制造分辨率差。另外，即便可以快速固化，墨水中存在的小反应分子和局部热生成可能会带来生物相容性风险。 超声聚焦+实时成像，实现精准体内3D打印 这项研究开发了一种新方法，将超声波与低温敏感脂质体实现结合。这种脂质体是一种球形细胞状囊泡，带有保护性脂肪层，常用于药物输送。在这项研究中，研究人员将交联剂装载到脂质体中，并将其嵌入聚合物溶液中，该溶液包含想要打印的聚合物单体、可以显示交联发生时间的成像造影剂，以及希望输送的物质——如治疗药物。此外，还可以添加其他成分，如细胞和导电材料（碳纳米管或银），然后将复合生物墨水直接注射到体内。 脂质体颗粒对低温敏感，这意味着通过使用聚焦超声波将小目标区域的温度升高约5℃，即可触发有效载荷的释放并启动聚合物的3D打印。具体的说，只需将温度升高几度，脂质体颗粒就能释放交联剂，交联剂释放到哪里，局部聚合或打印就会在哪里发生。 该团队使用源自细菌的气囊作为成像造影剂。这些气囊，即充满空气的蛋白质胶囊，在超声成像中清晰可见，并且对液态单体溶液交联形成凝胶网络时发生的化学变化非常敏感。当这种转变发生时，气囊的对比度实际上会发生变化，可以通过超声成像检测到，这使得科学家能够轻松识别聚合交联发生的时间和精确位置，从而在活体动物体内打印确定的图案。 体内3D打印的治疗效果显著 该团队将这项新技术称为深层组织体内声音打印（DISP）平台。当研究小组使用DISP平台在小鼠膀胱肿瘤附近3D打印载有化疗药物阿霉素的聚合物时，他们发现与通过直接注射药物溶液接受药物的动物相比，几天内肿瘤细胞死亡的数量明显增多，从而证明了该技术在肿瘤治疗中的有效性。 高伟教授表示，他们开发的新技术可以到达深层组织，并能3D打印多种类型的材料，应用广泛，同时能保持优异的生物相容性。该技术依靠声音进行定位，目前已用于3D打印选择性药物输送的聚合物胶囊，以及用于密封内部伤口的胶状聚合物。 除了用于药物和细胞递送的生物粘附凝胶和聚合物外，该研究还描述了该技术在打印生物电水凝胶中的应用。生物电水凝胶是一种嵌入导电材料的聚合物，用于体内监测生理生命体征，例如心电图（ECG）。 总的来说，高伟教授团队开发了一种有效的高精度、可控体内3D打印方法，不仅速度快，而且打印材料具有生物相容性，取得了可观的治疗效果。未来，该团队将在更大的动物模型上进行3D打印，并希望在不久的将来，能够在人体上进行评估。同时还将借助人工智能，希望能够在跳动的心脏等运动器官内自主触发高精度打印。

3D打印技术经过近十几年的发展，在医学领域已经不仅仅局限于制造骨科植入体、导板以及康复辅具等“传统”应用，而是正在引发一场新浪潮。除了曾经在研究中制造出了可跳动的心脏、可呼吸的肺以及可生长的骨骼，从而促进医药以及未来可移植器官研究的发展，最新的进展还涉及口腔软组织、微针贴片、模拟眼角膜、皮肤、全口假牙等多方面。本期，3D打印技术参考梳理近期该技术在医疗行业的研究进展。 3D打印微针贴片替代注射针头 斯坦福大学教授兼Carbon公司联合创始人Joseph DeSimone博士创办了一家新的初创公司PinPrint，该公司开发的3D打印微针贴片可通过皮肤输送药物和疫苗，无需注射器。这项成果，有望彻底改变医药和化妆领域的治疗方式。 Joseph DeSimone博士团队通过开发注射连续液体界面生产（iCLIP）方法，解决了3D打印中微小空间内的树脂过度固化的关键挑战，创建了对先进医疗设备至关重要的超精密微针和微流体通道。微针贴片不仅可以更有效地输送疫苗，还可以简化储存和自我给药。研究指出，通过瞄准免疫细胞集中的真皮层，这些贴片可以使疫苗更有效、更容易分发，并减少对冷链物流的依赖。 除了药物递送之外，PinPrint背后的团队还看到了使用相同的微针平台进行诊断的潜力。通过收集间质液，这些贴片有望能够监测血糖水平或免疫反应等信息，而不会破坏皮肤。这些功能预示着未来的医疗保健不仅 “创伤更小，而且更具持续性和个性化”。 非侵入性治疗平台的扩展所产生的更广泛影响表明，药物和数据在体内的移动方式正在发生越来越大的变化。药物可以像贴纸一样，基本上简单的、可扩展的、通过3D打印精确设计的，且对患者来说无痛。 3D打印模拟眼角膜，促进干眼症研究 据南佛罗里达大学（USF）称，Morsani医学院眼科的Yuqiang Bai博士正在领导一项开创性的干眼症研究，该研究得到了美国国立卫生研究院的资助。为了支持这项重要的工作，由Lucas Tometich领导的USF IT的3D打印实验室正在通过设计一种工具来提供帮助和专业知识，该工具用于测试Bai博士的激光扫描仪。Bai博士的总体目标是通过测量角膜泪液的厚度来更好地了解干眼症并对其进行成像。 干眼症影响着全世界数百万人的眼睛不适和视力问题。为了研究这种疾病，Bai博士的团队需要准确地对角膜的曲面进行精确成像。传统的成像系统使用平面标准，如1951年USAF分辨率测试卡，但这些标准并不适合角膜独特的曲率。Tometich和他的团队利用创新的3D建模和打印技术解决了这一难题。团队使用Autodesk Fusion创建了一个模拟角膜曲率的模型。 Tometich说：“根据所提供的要求，我使用Autodesk Fusion创建了一个模型，进行了多次测试，以确定最佳方向和后处理工作流程，确保能使用透明感光树脂获得最清晰的效果。另外也进行了一些调整，并交付了另外三件作品供扫描仪测试。”通过准确反映角膜曲率的标准样本，研究团队能够继续开发成像系统。 3D打印口腔软组织移植物 新加坡国立大学研究人员开发了一种通过将3D生物打印与人工智能（AI）相结合的方法来制造个性化牙龈组织移植物。这项技术解决了牙科手术中牙周病或牙科植入物造成的牙龈缺陷的关键难题，可以精确制造出适合个人的组织结构，改善治疗的效果并降低组织感染等风险。这项研究得到了新加坡全国增材制造创新中心和新加坡国立大学卫生系统的支持。 口腔软组织缺损的再生对于恢复口腔组织形态、功能和健康至关重要。这项研究使用3D生物打印技术制造具有精确尺寸、形状和逐层细胞组织的个性化移植物，使用AI衍生的工具简化迭代生物打印参数，优化和生物打印参数之间相互作用的分析，可以实时监控生物打印过程，检测和纠正打印过程中的偏差或错误，从而提高生物打印结构的质量和一致性。这项研究代表了个性化软组织移植物生物制造的重要一步，为牙周病和牙科种植体相关的牙龈粘膜缺损的修复和再生提供了潜在的应用。 利用自体移植物和3D生物打印技术重建粘龈缺损的示意图 为了加快3D生物打印研究过程，Dean Ho教授团队研究学者将人工智能集成到工作流程中，大大减少了优化生物打印参数时所需的实验次数，从数千次减少到仅25次。该团队开发了一种特殊的生物墨水，可在支持细胞生长的同时保持打印结构的完整性。打印出的牙龈移植物在打印后和18天的培养期中保持了90%以上的细胞活力，显示出强大的生物仿生特性和类似天然牙龈组织的多层结构。通过创建与患者伤口精确匹配的移植物，减少了采集组织的需要，最大限度地降低了伤口闭合过程中的变形和张力。” 这项研究的影响结果可能会超越牙科范围，其应用范围可能扩展到皮肤等其他组织，如促进无疤痕愈合。该团队未来的工作将侧重于生物体内植入、与宿主组织的移植以及在具有挑战性的口腔微环境中的长期稳定性的研究，以评估移植体在口腔环境中的整合情况，并探索使用多材料生物打印技术将血管纳入构建体中，旨在期望他们的研究成果能推动再生牙科和更广泛的组织工程应用。 理光开发新型喷墨3D打印技术，打造美观长期假牙 理光公司开发了一种基于材料喷射的新型3D喷墨打印技术，解决了以往3D打印工艺在强度和色彩设计自由度方面的关键不足，可以生产具有高机械强度和生物相容性的全彩塑料产品。 用该技术制造的假牙 立体光固化成型等技术主要应用于生产假牙或眼镜架等。虽然这种工艺技术可以生产复杂几何形状的零件，但它们只能生产结构稳定性有限的单色零部件，而材料喷射技术能生产出多种颜色的部件，但通常无法达到功能部件所需的机械性能。理光公司将他们开发的紫外线固化油墨与功能性填料相结合，用于确保材料的强度和可喷涂性。打印平台使用半透明白色和透明的树脂作为基底，涂抹高浓度的青色、紫红色和黄色油墨，实现精确的色彩过渡和表面纹理，再现天然牙齿的颜色和形状。 这种方法所生产的产品符合日本标准JIS T 10993-1中生物相容性的要求，适用于医疗行业，这项技术首次应用在日本横滨的一家牙科实验室进行生产长期假牙，制备的假牙不仅功能性强，而且美观。 理光公司表示，除牙科外，这项技术还可应用于眼镜制造。其机械韧性、色彩准确性和医疗安全性的结合可以为个性化医疗保健产品和设计行业智能化制造提供支撑。 3D打印功能性皮肤组织，我国再生医学临床应用获突破 严重战伤、烧伤救治一直是医学的重要课题。生物3D打印制备人造皮肤，为皮肤病治疗、烧伤修复提供新的解决方案。3D打印技术参考注意到，央视军事于2024年报道了解放军总医院取得的重大研究成果，采用3D打印制备的人造皮肤已经用于战伤救治。 中国工程院院士解放军总医院付小兵介绍：“我们最新的研究成果就是利用生物3D打印技术在体外能够构建一个含有汗腺、毛囊、皮脂腺的接近于正常皮肤的器官战创伤、烧伤以后我们能够最快给他提供材料使创面愈合，尽快恢复战斗力。 生物3D打印制备人造皮肤一大优势是简便快捷，只需对病人的皮肤细胞提取分析后，进行短时间培养，经过1-2天就可开始作业。为了让这项技术尽快服务于部队，战斗力提升科研团队一次次从实验到临床进行效果验证，研制出了适用于基层部队治疗训练伤的简易方法。 解放军总医院黄沙表示：“今年我们通过几次技术下连，把简易打印法已经推广到了连队，主要用于他们平时在训练时候的一些浅表创面治疗，也取得了比较好的效果。 END 医疗行业是3D打印技术发挥价值的关键领域，与航空航天行业并列。这项技术真正能为普通人群带来了治疗福音，感受更为直观。 3D打印的微针贴片、模拟眼角膜、口腔软组织、满口假牙以及皮肤组织等，这些应用正从整体上重塑医疗流程与理念，不仅聚焦于个体差异、精准满足个性化需求，还注重全方位减少患者在就医过程中的痛苦，无论是生理上的伤痛，还是心理上的焦虑，都在3D打印技术的助力下得到缓解，同时最大化地提升治疗效果。

3D打印技术参考注意到，我国生物3D打印技术在应用方面取得突破性进展。解放军总医院近日发布消息称，该院第一医学中心组织再生与创面修复科与医学创新研究部某研究中心合作，利用生物3D打印技术打印出的功能性皮肤组织，成功为一名伤病员修复足部难愈性创面。这一成果标志着我国在再生医学临床应用获得突破，相关研究论文已发表于国际权威学术期刊《Journal of Investigative Dermatology》。 3D打印的皮肤 报道指出，该患者在训练时不慎足部造成损伤，因反复注射局部药物引发皮肤溃烂坏死。传统清创植皮、生长因子以及PRP等疗法不佳，创面难以愈合。 研究人员讨论后决定将最新研发的生物3D打印功能性皮肤应用于该患者治疗。3D打印技术参考查找到论文原文发现，患者接受了2次生物3D打印皮肤替代物的治疗，两次治疗间隔5天。每次治疗均需彻底清创，然后将生物打印皮肤直接贴敷在伤口上，使用无菌敷料固定。在整个治疗期间进行伤口评估，包括测量伤口大小、评估邻近组织受累情况、肉芽组织形成和血管分布，并使用数字疼痛评分量表进行疼痛评估，同时还测量其他生物指标。 研究人员在进行贴敷操作 论文显示，初次使用生物3D打印皮肤替代品后，患者在3天内疼痛显著减轻。基底肉芽组织看起来新鲜而强健，显示出伤口愈合的良好迹象。伤口大小逐渐减小，在初次治疗后第20天完全闭合。伤口部位新生的皮肤呈现健康的红色，与此前传统治疗引起的周围色素沉着形成对比，表明血管分布得到改善。全身相关指标始终低于可检测水平，表明对生物打印皮肤的炎症反应极小。新鲜的肉芽组织和加速的愈合过程证实生物打印皮肤本身不会对局部环境造成不利影响。 论文还提到，整个治疗过程中未观察到局部或全身不良反应。患者于第30天出院，伤口完全愈合，功能受限消失。睡眠困难、焦虑和痛苦随着疼痛的缓解而减轻。一年后的随访显示伤口未复发，且未见局部异常。 该院指出，这项技术由付小兵院士团队联合多家医疗机构历经数年攻关完成，核心在于利用人脐带源间充质干细胞结合生物材料，通过高精度3D打印设备构建出具有完整表皮和真皮结构的皮肤组织，用于修复创面，弥补了自体细胞在受损部位再生能力不足的缺陷。 论文提到，生物3D打印能够在仿生支架内精确排列细胞，模拟原生细胞外基质，促进细胞与细胞之间以及细胞与基质之间的最佳相互作用。这可以促进新血管生成，减少炎症，加速上皮再生，从而实现比传统疗法更快、更高效的伤口愈合。此外，根据个体伤口特征定制生物墨水成分和打印图案的能力，使得个性化伤口护理方案成为可能，从而应对每位患者的独特病情挑战。 随着技术的不断成熟，生物3D打印皮肤有望在未来实现规模化生产，并逐步应用于更多临床场景。 本文内容参考： 1. Revolutionizing Chronic Wound Treatment: Treating Bleomycin Intralesional Injection–Related Chronic Wounds with 3-Dimensional Bioprinted Skin Substitutes 2. 《【微医讯】3D打印人造皮肤让伤口“一键”愈合》