流程：金属或生物陶瓷粉体与粘结剂结合形成前驱体——计 算机控制打印机针头挤出浆料进行第一层打印——打印机 悬臂升高一定距离进行下一层打印
优点：每一层的组分任意可变；室温下制备； 缺点：分辨率受针头限制（>100µm）
多巴胺修饰的TCP支架光学照片、SEM及离子释放 Biomaterials 111 (2016) 138-148
孔隙大小受粒子尺寸限制
Titanium alloy enables osseointegration of porous multi-rooted implants
A multi-rooted dental implant Peng W, et al. Biomedical engineering online, 2016, 15(1): 85.
三维打印技术 在生物材料中的应用
主讲人：张猛
三维打印技术是一种计算机辅助设计的 固体分层制造快速成型技术
RSC Adv., 2016, 6, 60355–60371
三维打印分类
1.熔融沉积制造 2.光固化 3.选择性激光烧结/熔融 4.喷墨打印机三维打印
Chia H N, Wu B M. Journal of biological engineering, 2015, 9(1): 1.
体外实验
Ning Xu. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 14952-14963.
光固化 Stereolithography(SLA)
Melchels FP, Feijen J, Grijpma DW. Biomaterials. 2010;31:6121–30.
Result of torque test for the RBM implant and MRI
三维打印
Three-dimensional printing (3DP)
H.W. Kang.Nat. Biotechnol, 34 (2016), pp. 312–319
喷墨打印机三维打印
概念：利用粘结剂使粉末浆料喷射或挤出的固体快速成型技 术
优点：高孔隙率，力学性能好 缺点：热塑性材料粘性、导热性、流变性要求高 ；高的挤出
温度限制了材料与活细胞及温度敏感的生物制剂的结合。
熔融沉积法制备3D人造骨
制备流程及表征
所用粉体：PCL/HA
Ning Xu. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 14952-14963.
纯支架与多巴胺修饰的支架的共聚焦、SEM、组织学成骨活性分析 Biomaterials 111 (2016) 138-148
总结
1.三维打印不是一种技术，而是一类技术。 2.三维打印技术在生物材料领域有广阔的应
用前景，也面临诸多问题。
熔融沉积制造
Fused deposition modeling(FDM)
van Noort R.：将熔化的热塑性材料通过两个喷头沉积出特定的图案 的制造工艺。
流程:热塑性材料加热熔融-通过喷头挤出-计算机控制二维平 面运动得到图案-支撑材料填充孔隙-平台下降进行下一层 打印-得到三维立体材料
3D Bioprinting a Cell-Laden Bone Matrix for Breast Cancer Metastasis Study
Zhou X, et al. ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8(44): 30017-30026.
光固化
概念：利用激光使光敏树脂分层聚合的制造工艺 流程：腔槽内装载液态光敏树脂——计算机控制激光扫描进行光
聚合——固化的树脂沉积在平台上——平台下降进行下一层的 扫描——得到三维立体材料 材料要求：光聚合；需要光引发剂和自由基辅助光聚合 优点：易去除未固化的树脂；分辨率高（~1.2µm）由激光光斑直 径控制 缺点：缺乏生物相容性良好的树脂；对于硬组织来说力学性能差
Zhou X, et al. ACS Applied Materials & Interfaces, 2016, 8(44): 30017-30026.
Laura E. J. Mater. Chem. B, 2015,3, 8348.
选择性激光烧结
Selective laser sintering/melting (SLS)
Pattanayak DK. Acta Biomater. 2011;7:1398–406
选择性激光烧结
概念：高功率激光融合小颗粒粉体材料的固体快速成型技术 流程：粉末与粘结剂结合形成前驱体——在平台表面铺上一
层前驱体——计算机控制高功率激光扫描——烧结完成再 铺上下一层前驱体——得到三维立体材料 优点：不需要支撑材料；不需要有机溶剂；不同层间组分可 调；高强度 缺点：热传导导致边缘融合降低分辨率；