當前3D打印技術（又稱快速成型技術）正以前所未有的速度迅猛發展。3D打印技術包括熔融層積成型（FDM）技術、光固化（SLA）成型技術、3D噴印（3DPI）技術、選擇性激光燒結（SLS）技術等。

在打印技術不斷成熟的過程中，打印材料的局限性致使其無法滿足醫療領域的苛刻要求，從而阻礙了3D打印技術更廣泛地應用于臨床實踐。為突破打印材料的瓶頸，研究者們開展了許多相關的基礎研究，近年來取得較大突破，不斷有新材料應用于醫學打印。

本文將從樹脂、橡膠、陶瓷、凝膠、金屬等3D打印用生物材料入手，就3D打印技術在骨骼、假肢、假牙、皮膚、血管、 支架、植入假體、腫瘤模型打印與制作等方面的應用進展予以綜述。常見的3D 打印生物材料主要有金屬、工程塑料、光敏樹脂、生物塑料、高分子凝膠等。

1、金屬

用于3D打印的金屬粉末材料主要有不銹鋼、鈦合金、鈷鉻合金、 鉬鈦合金、鈷鉻鉬合金等等。金屬多用于人體植入物，在滿足人體安全性的前提下，還需滿足抗腐蝕性、力學性能、生物功能性、生物相容性等要求。

2、工程塑料 

工業上應用的工程塑料非常多。醫用3D打印工程塑料主要有聚酰胺（PA）、聚醚醚酮（PEEK）、丙烯腈‐丁二烯‐苯乙烯共聚物（ABS）等。由于良好的強度、耐候性和熱穩定性，工程塑料在假肢假牙制作方面的應用廣泛。聚醚醚酮PEEK因具有良好的生物相容性而成為理想的人工骨替換材料。

3、光敏樹脂 

光敏樹脂主要利用SLA技術合成，目前還存在很多問題。光敏樹脂由光引（Photoinitiator）、預聚物 （Prepolymer） 、單體（Monomer）及少量添加劑（Additive）等組成。目前主要用于醫學模型的鑄造，便于臨床手術模型規劃和病理教學等。

4、生物塑料 

3D打印生物塑料主要有聚乳酸（PLA）、乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）、聚乙酸內脂（PCL）、羥基乙酸淀粉鈉（Sodium Starch Glycolate）、羥基丁酸酯-羥基戊酸酯共聚物（PHBV）、聚對二氧環己酮（PPDO）等生物材料具有良好的生物可降解性、生物相容性，普遍用來打印生物工程支架，如心臟支架、骨支架等。 

5、高分子凝膠

明膠（Gelatine）、藻朊酸鹽（Alginate）、纖維蛋白（Fibrin）、膠原（Collagen）、瓊脂（Agar）、聚氨基葡萄糖（Chitosan）、絲素蛋白（Silk fibroin）等都是高分子凝膠。比起生物塑料，高分子凝膠具有更好的生物相容性以及與人體軟組織相仿的力學性能。用于生物工程支架時，能促進細胞黏附和生長，生物降解性好，可用于藥物的可控釋放。此外，還有一些目前應用比較少的材料，如食品材料中的糖、人造骨粉等。目前發展中的一種生物打印技術可以直接攜帶細胞打印，即以細胞作為打印原料。3D打印機還可以攜帶藥物原料打印，以實現藥物的可控或緩控釋放。

3D打印應用與材料選擇

3D打印在臨床上的應用基本可以分為生物打印和非生物打印。生物打印是有生物活性組織或器官的打印，非生物打印是只實現外觀、功能的打印。兩者大的區別就是生物打印有細胞的參與，能實現更高級的甚至貼近人體正常組織器官的生命活動，是3D打印臨床應用的終目標。由于技術與原材料的限制，目前國內大部分的3D打印應用于臨床實踐還僅限于非生物打印產品。下面則介紹幾個常見的應用與材料選擇：

3D醫學模型

醫學模型在基礎臨床教學和手術模擬中有著很廣泛的應用。人體的任何一個組織或器官,都可以3D打印出醫學模型。使用的打印材料有樹脂、 石膏、工程塑料等,對材料要求不高。例如，泌尿外科使用樹脂材料（類似于塑料）打印腎臟模型，正常腎組織用清晰透明樹脂打印, 腫瘤用紅色或黑色樹脂打印。神經外科等用丙烯腈‐丁二烯‐苯乙烯共聚物打印腦動脈瘤，做成硅膠管的空心動脈瘤模型。口腔科等用合成樹脂（聚酰胺尼龍）和無機填料（玻璃珠）組成的粉末材料打印顳骨，用于手術基礎技能訓練。

口腔種植體 

目前口腔種植用 3D打印材料品種有限，常用的有光固化樹脂材料和金屬鈦粉等，樹脂材料需要與氧化鋁、氧化鋯、生物陶瓷粉等骨質打印材料一起加工用于打印口腔種植體。個性化定制、打印材料單一是3D打印假牙的特色，但美中不足的是用于支持3D打印的生物材料相對較少，且存在一定的安全隱患。

假肢假體

傳統假肢，一種是廉價但僅有裝飾作用，另一種是能實現基本動作卻昂貴的“肌電假肢”。而 3D打印技術能打印出既有功能成本又相對價錢較低的假肢。假肢材料的選擇需要考慮一定的韌性和耐用性，目前用于打印假肢的原材料主要有工程塑膠、樹脂粉末等。國內打印假肢的報道比較少，打印的假體較為簡單粗糙。國外則起步較早，發展速度快，兩位科學家用ABS塑膠打印了 一個胳膊MREX假肢，可以實現手的部分功能。

植入體 

作為植入體的材料必須具有良好的生物相容性、強度和可塑性。目前所用材料大致可分為金屬合金類（常見的有鈦合金、鈷鉻鉬合金等）、有機高分子聚合物類（聚已內酯等）。有機高分子聚合物類植入材料則需要考慮材料的可降解性，足夠的空隙容細胞長入，免于細胞免疫排斥等特性。目前，植入材料主要面臨異體材料感染性的問題，今后的研究方向應該逐步提高植入材料的生物相容性，減少植入材料的感 染性，以自體細胞形成的組織代替當前的植入材料。

生物材料支架打印

細胞的生長、繁殖、新陳代謝等生命活動需要一定的內環境，生物材料支架為細胞提供了類似體內環境的場所。支架由可降解吸收的生物材料打印而成，然后與相應的細胞混合成體外組織或器官模型，放置于培養箱或實驗動物體內培養，終得到理想的打印產物。支架材料要有人工合成多聚體，以聚乳酸為代表；天然高分子聚合物，以膠原為代表。