三維打印技術

在生物材料中的應用主講人：張猛第一頁，共二十頁。三維打印技術是一種計算機輔助設計的固體分層制造快速成型技術RSCAdv.,2016,6,60355–60371第二頁，共二十頁。三維打印分類1.熔融沉積制造2.光固化3.選擇性激光燒結/熔融4.噴墨打印機三維打印ChiaHN,WuBM.Journalofbiologicalengineering,2015,9(1):1.第三頁，共二十頁。熔融沉積制造

Fuseddepositionmodeling(FDM)vanNoortR.Dent,1995,74:341-4.第四頁，共二十頁。熔融沉積制造

概念：將熔化的熱塑性材料通過兩個噴頭沉積出特定的圖案的制造工藝。流程:熱塑性材料加熱熔融-通過噴頭擠出-計算機控制二維平面運動得到圖案-支撐材料填充孔隙-平臺下降進行下一層打印-得到三維立體材料優(yōu)點：高孔隙率，力學性能好缺點：熱塑性材料粘性、導熱性、流變性要求高；高的擠出溫度限制了材料與活細胞及溫度敏感的生物制劑的結合。第五頁，共二十頁。NingXu.ACSAppl.Mater.Interfaces

2014,6,14952-14963.熔融沉積法制備3D人造骨制備流程及表征所用粉體：PCL/HA第六頁，共二十頁。NingXu.ACSAppl.Mater.Interfaces

2014,6,14952-14963.體外實驗第七頁，共二十頁。

光固化Stereolithography(SLA)MelchelsFP,FeijenJ,GrijpmaDW.Biomaterials.2010;31:6121–30.第八頁，共二十頁。光固化

概念：利用激光使光敏樹脂分層聚合的制造工藝流程：腔槽內裝載液態(tài)光敏樹脂——計算機控制激光掃描進行光聚合——固化的樹脂沉積在平臺上——平臺下降進行下一層的掃描——得到三維立體材料材料要求：光聚合；需要光引發(fā)劑和自由基輔助光聚合優(yōu)點：易去除未固化的樹脂；分辨率高（~1.2μm）由激光光斑直徑控制缺點：缺乏生物相容性良好的樹脂；對于硬組織來說力學性能差第九頁，共二十頁。3DBioprintingaCell-LadenBoneMatrixforBreastCancerMetastasisStudyZhouX,etal.ACSAppliedMaterials&Interfaces,2016,8(44):30017-30026.第十頁，共二十頁。ZhouX,etal.ACSAppliedMaterials&Interfaces,2016,8(44):30017-30026.第十一頁，共二十頁。LauraE.J.Mater.Chem.B,2015,3,8348.第十二頁，共二十頁。

選擇性激光燒結

Selectivelasersintering/melting

(SLS)PattanayakDK.ActaBiomater.2011;7:1398–406第十三頁，共二十頁。選擇性激光燒結

概念：高功率激光融合小顆粒粉體材料的固體快速成型技術流程：粉末與粘結劑結合形成前驅體——在平臺表面鋪上一層前驅體——計算機控制高功率激光掃描——燒結完成再鋪上下一層前驅體——得到三維立體材料優(yōu)點：不需要支撐材料；不需要有機溶劑；不同層間組分可調；高強度缺點：熱傳導導致邊緣融合降低分辨率；

孔隙大小受粒子尺寸限制第十四頁，共二十頁。PengW,etal.Biomedicalengineeringonline,2016,15(1):85.Amulti-rooteddentalimplant

ResultoftorquetestfortheRBMimplantandMRI

Titaniumalloyenablesosseointegrationofporousmulti?rootedimplants

第十五頁，共二十頁。三維打印

Three-dimensionalprinting(3DP)H.W.Kang.Nat.Biotechnol,34(2016),pp.312–319第十六頁，共二十頁。噴墨打印機三維打印概念：利用粘結劑使粉末漿料噴射或擠出的固體快速成型技術流程：金屬或生物陶瓷粉體與粘結劑結合形成前驅體——計算機控制打印機針頭擠出漿料進行第一層打印——打印機懸臂升高一定距離進行下一層打印優(yōu)點：每一層的組分任意可變；室溫下制備；缺點：分辨率受針頭限制（>100μm）第十七頁，共二十頁。多巴胺修飾的TCP支架光學照片、SEM及離子釋放

Biomaterials111(2016)138-148第十八頁，共二十頁。Biomaterials111(2016)138