202X演講人2026-01-09生物3D打印材料在組織工程中的突破與應(yīng)用生物3D打印材料在組織工程中的突破與應(yīng)用01生物3D打印材料在組織工程中的關(guān)鍵應(yīng)用02生物3D打印材料的核心突破03挑戰(zhàn)與展望04目錄01PARTONE生物3D打印材料在組織工程中的突破與應(yīng)用生物3D打印材料在組織工程中的突破與應(yīng)用引言作為一名深耕生物3D打印與組織工程領(lǐng)域的研究者，我依然清晰記得2015年初次在實驗室見證生物3D打印支架成型的場景：噴頭精準擠出含有間充質(zhì)干細胞的明膠-海藻酸鈉水凝膠，在交聯(lián)液中層層堆積，最終形成具有多孔結(jié)構(gòu)的骨支架。當顯微鏡下觀察到細胞在支架內(nèi)伸展、增殖時，我突然意識到：材料已不再是簡單的“填充物”，而是連接“打印指令”與“生命功能”的核心橋梁。組織工程的核心目標是修復(fù)或再生受損組織，而生物3D打印技術(shù)的出現(xiàn)，讓這一目標從“概念”走向“臨床”的關(guān)鍵，恰恰在于材料的突破。傳統(tǒng)組織工程面臨三大痛點：種子細胞在支架內(nèi)的存活率低、支架與宿主組織的力學/生物學不匹配、難以構(gòu)建復(fù)雜的血管化網(wǎng)絡(luò)。這些問題的根源，均指向材料的局限性——無論是天然材料的力學脆弱性，還是合成材料的生物惰性，生物3D打印材料在組織工程中的突破與應(yīng)用都難以滿足“仿生、生物活性、動態(tài)調(diào)控”的核心需求。近十年來，隨著材料科學、細胞生物學與3D打印技術(shù)的交叉融合，生物3D打印材料經(jīng)歷了從“單一功能”到“智能集成”的跨越式發(fā)展，為組織工程帶來了前所未有的機遇。本文將結(jié)合行業(yè)前沿與個人實踐經(jīng)驗，系統(tǒng)闡述生物3D打印材料的核心突破、關(guān)鍵應(yīng)用及未來挑戰(zhàn)，以期為領(lǐng)域發(fā)展提供參考。02PARTONE生物3D打印材料的核心突破生物3D打印材料的核心突破生物3D打印材料的突破并非孤立的技術(shù)進步，而是“材料設(shè)計-打印工藝-生物功能”協(xié)同進化的結(jié)果。從早期的“可打印性”優(yōu)先，到如今的“仿生性”與“功能性”并重，材料的突破主要體現(xiàn)在體系多元化、性能精準化、打印工藝協(xié)同化三個維度。材料體系從“單一模仿”到“復(fù)合仿生”的跨越早期生物3D打印材料多聚焦于單一成分模仿天然組織，如明膠模擬細胞外基質(zhì)（ECM）的黏附性，PLGA模擬骨組織的支撐性。但單一材料難以同時滿足“力學支撐”“細胞信號傳遞”“動態(tài)降解”等多重需求，復(fù)合化、仿生化成為材料體系突破的核心方向。材料體系從“單一模仿”到“復(fù)合仿生”的跨越天然生物材料的改性：從“簡單復(fù)現(xiàn)”到“功能增強”天然材料（如膠原蛋白、纖維蛋白、殼聚糖）因其優(yōu)異的生物相容性和細胞識別位點，一直是組織工程的首選，但普遍存在力學強度低、降解速率快、打印精度差等問題。以膠原蛋白為例，純膠原支架在含水狀態(tài)下極易塌陷，難以維持復(fù)雜結(jié)構(gòu)。我們團隊曾嘗試通過“氧化海藻酸鈉-明膠-膠原”共價交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，引入動態(tài)Schiff堿鍵，使支架的壓縮模量從初始的5kPa提升至25kPa，降解時間從3天延長至4周，同時保留了膠原的RGD序列對細胞的黏附性。這種“天然材料改性”策略，既保留了生物活性，又解決了力學缺陷，已成為當前研究的主流。材料體系從“單一模仿”到“復(fù)合仿生”的跨越天然生物材料的改性：從“簡單復(fù)現(xiàn)”到“功能增強”2.合成可降解高分子的精準設(shè)計：從“被動降解”到“主動調(diào)控”合成材料（如PLGA、PCL、PGA）的優(yōu)勢在于力學強度可調(diào)、降解速率可控，但生物惰性限制了其應(yīng)用。近年來，通過“共聚物改性”“表面功能化”“納米復(fù)合”等手段，合成材料的生物活性得到顯著提升。例如，傳統(tǒng)PCL支架疏水性強，細胞黏附率不足20%，我們通過等離子體接枝丙烯酸，引入-COOH基團，使大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞（BMSCs）的黏附率提升至75%以上。更值得關(guān)注的是“刺激響應(yīng)性合成材料”的開發(fā)，如聚己內(nèi)酯-聚乙二醇（PCL-PEG）共聚物，可通過溫度變化實現(xiàn)“溶膠-凝膠”轉(zhuǎn)變，支持低溫下（4℃）打印成型，體溫（37℃）原位固化，極大提升了手術(shù)操作便利性。材料體系從“單一模仿”到“復(fù)合仿生”的跨越生物活性陶瓷的梯度復(fù)合：從“惰性填充”到“主動誘導(dǎo)”骨、牙等硬組織修復(fù)中，羥基磷灰石（HA）、β-磷酸三鈣（β-TCP）等陶瓷材料是不可或缺的成分，但傳統(tǒng)陶瓷顆粒與高分子基體的界面結(jié)合弱，易導(dǎo)致應(yīng)力集中。近年來，“納米化梯度復(fù)合”成為突破方向：通過3D打印技術(shù)實現(xiàn)陶瓷含量從表層（20%）到核心（60%）的梯度分布，既保證了表層的細胞親和性，又提升了核心的力學強度。我們最新開發(fā)的“殼聚糖/納米HA/氧化石墨烯”三元復(fù)合材料，通過石墨烯的二維片層結(jié)構(gòu)增強陶瓷顆粒與基體的界面結(jié)合，使支架的抗彎強度提升至120MPa，遠超人皮質(zhì)骨（100-150MPa）的下限，為大段骨缺損修復(fù)提供了可能。材料體系從“單一模仿”到“復(fù)合仿生”的跨越水凝膠材料的動態(tài)響應(yīng)革新：從“靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)”到“智能交互”水凝膠因含水率高、模擬ECM環(huán)境，成為細胞打印的理想載體，但傳統(tǒng)水凝膠存在“打印后形狀固定、無法響應(yīng)生理微環(huán)境變化”的缺陷。近年興起的“動態(tài)共價鍵水凝膠”（如雙硫鍵、硼酸酯鍵）實現(xiàn)了“可逆交聯(lián)”：在細胞分泌的谷胱甘肽（高還原微環(huán)境）作用下，動態(tài)鍵斷裂使水凝膠局部降解，為細胞遷移提供空間；在正常組織中，動態(tài)鍵又可重新形成，維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。我們團隊構(gòu)建的“甲基丙烯酰化明膠-雙硫鍵海藻酸鈉”水凝膠，在皮下植入28天后，可觀察到細胞沿水凝膠降解通道定向遷移，形成新生血管，這種“材料隨細胞需求而變化”的特性，是靜態(tài)水凝膠無法比擬的。材料性能從“可用”到“優(yōu)用”的精準調(diào)控材料的“可用性”指滿足基本打印需求，“優(yōu)用性”則指性能與組織生理需求的精準匹配。這一突破依賴于對“結(jié)構(gòu)-性能-功能”關(guān)系的深度解析，主要體現(xiàn)在力學、降解、生物活性三個維度的精準調(diào)控。材料性能從“可用”到“優(yōu)用”的精準調(diào)控力學性能的“仿生匹配”：從宏觀強度到微觀結(jié)構(gòu)不同組織的力學環(huán)境差異極大：腦組織彈性模量約0.1-1kPa，皮膚約10-100kPa，骨組織約10-20GPa。傳統(tǒng)材料調(diào)控多關(guān)注宏觀力學強度，但近年研究發(fā)現(xiàn)，細胞的“力學感知”更依賴于微觀結(jié)構(gòu)的剛度梯度。例如，骨修復(fù)支架不僅需要高抗壓強度，還需要模擬骨組織中“松質(zhì)骨-皮質(zhì)骨”的剛度梯度（松質(zhì)骨0.1-1GPa，皮質(zhì)骨10-20GPa）。我們通過多噴頭3D打印技術(shù)，制備了“PCL/HA梯度支架”：表層為高孔隙率（80%）的松質(zhì)骨模擬層，彈性模量0.5GPa；核心為低孔隙率（40%）的皮質(zhì)骨模擬層，彈性模量15GPa。動物實驗顯示，梯度支架組的骨整合效率是均質(zhì)支架組的1.8倍，證明“力學仿生”對組織再生的重要性。材料性能從“可用”到“優(yōu)用”的精準調(diào)控力學性能的“仿生匹配”：從宏觀強度到微觀結(jié)構(gòu)2.降解動力學與再生同步：從“固定速率”到“時序調(diào)控”理想的支架應(yīng)滿足“先支撐后降解”的需求：在組織再生初期提供力學支撐，隨著新組織形成逐步降解，最終完全被宿主組織替代。傳統(tǒng)材料的降解速率多為線性（如PLGA恒定降解），難以匹配非線性組織再生過程。我們提出“雙階段降解模型”：通過共混兩種降解速率不同的材料（如快速降解的聚乳酸（PLA）和慢速降解的PCL），使支架前期（0-4周）以PLA降解為主，釋放生長因子促進細胞增殖；后期（4-12周）以PCL降解為主，維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這種“降解-再生”時序匹配策略，使兔股骨缺損模型的新生骨量較傳統(tǒng)支架提升35%。材料性能從“可用”到“優(yōu)用”的精準調(diào)控生物活性的“時空可控”：從“靜態(tài)負載”到“動態(tài)遞送”組織再生依賴精確的生物信號調(diào)控，如骨再生需要BMP-2、血管再生需要VEGF。傳統(tǒng)方法是將生長因子直接混合到材料中，但存在“burst釋放”（初期快速釋放）、“易失活”等問題。近年，“微球-水凝膠復(fù)合體系”成為解決方案：通過乳化-固化法制備生長因子負載微球（如PLGA微球），再將微球分散到水凝膠中，實現(xiàn)“緩釋+長效”。我們進一步開發(fā)了“pH/酶雙響應(yīng)微球”：在腫瘤微環(huán)境（酸性pH+高基質(zhì)金屬蛋白酶）下，微球外殼快速降解，釋放生長因子；在正常組織中，微球保持穩(wěn)定。這種“按需釋放”策略，使VEGF的局部有效濃度維持時間從3天延長至21天，顯著提高了血管生成效率。材料性能從“可用”到“優(yōu)用”的精準調(diào)控生物活性的“時空可控”：從“靜態(tài)負載”到“動態(tài)遞送”（三）打印工藝與材料的深度協(xié)同：從“材料適配工藝”到“工藝驅(qū)動材料”生物3D打印的核心矛盾是“細胞存活率”與“打印精度”的平衡——高壓力、高剪切力會損傷細胞，但低壓力又難以保證復(fù)雜結(jié)構(gòu)的成型精度。近年，材料流變學與打印工藝的協(xié)同設(shè)計，打破了這一矛盾，實現(xiàn)了“細胞友好型高精度打印”。1.擠出打印材料的“剪切稀化-自愈合”設(shè)計擠出式打印是最常用的細胞打印技術(shù)，要求材料在低剪切速率下（打印前）高粘度（防沉降），高剪切速率下（擠出時）低粘度（易擠出），擠出后又迅速恢復(fù)高粘度（保形）。傳統(tǒng)海藻酸鈉需高濃度（4-5%）才能滿足保形性，但高濃度導(dǎo)致細胞擠出時死亡率達30%。我們通過引入“納米粘土”（Laponite），構(gòu)建了“海藻酸鈉-納米粘土”復(fù)合水凝膠：納米粘土通過“靜電屏蔽”形成動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，使材料在剪切稀化后具備快速自愈合能力。2%濃度的復(fù)合水凝膠即可實現(xiàn)細胞存活率>90%，打印精度達±50μm，解決了“高精度與高細胞存活率”的矛盾。材料性能從“可用”到“優(yōu)用”的精準調(diào)控光固化材料的“深度固化-低毒性”平衡光固化打?。ㄈ鏢LA、DLP）精度高（可達10μm），但紫外光引發(fā)劑（如Irgacure2959）的細胞毒性、氧氣抑制導(dǎo)致的表面固化不均等問題限制其應(yīng)用。近年，“可見光引發(fā)體系”和“雙重交聯(lián)策略”成為突破方向：例如，使用花菁類可見光引發(fā)劑（毒性較紫外引發(fā)劑低80%），結(jié)合“光固化+熱固化”雙重交聯(lián)，先通過可見光快速固化表面，再通過體溫熱固化內(nèi)部，實現(xiàn)“全深度均勻固化”。我們開發(fā)的“甲基丙烯?；髂z-可見光引發(fā)劑”體系，在打印200μm厚的結(jié)構(gòu)時，細胞存活率達85%，且24小時后細胞增殖率是傳統(tǒng)體系的2倍。材料性能從“可用”到“優(yōu)用”的精準調(diào)控多材料打印的“界面相容性”突破復(fù)雜組織（如肝小葉、腎單位）包含多種細胞類型和ECM成分，需要多材料共打印。但不同材料的界面結(jié)合弱，易導(dǎo)致分層。我們通過“界面共價鍵合”策略，解決了“膠原蛋白/PLGA”界面的分層問題：在打印前，向膠原蛋白溶液中添加含-NH2的PEG交聯(lián)劑，向PLGA溶液中添加含-COOH的交聯(lián)劑，兩種材料在界面處形成酰胺鍵，結(jié)合強度提升至2.5MPa，遠高于物理吸附的0.3MPa。這種“界面工程”策略，為構(gòu)建多細胞、多成分的復(fù)雜組織奠定了基礎(chǔ)。03PARTONE生物3D打印材料在組織工程中的關(guān)鍵應(yīng)用生物3D打印材料在組織工程中的關(guān)鍵應(yīng)用材料的突破最終推動了組織工程應(yīng)用的落地。從簡單的“組織填充”到復(fù)雜的“功能再生”，生物3D打印材料已在骨、軟骨、皮膚、血管、神經(jīng)等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出臨床轉(zhuǎn)化潛力。骨與軟骨組織修復(fù)：從“結(jié)構(gòu)替代”到“功能再生”骨和軟骨是組織工程中應(yīng)用最成熟的領(lǐng)域，其核心需求是“力學支撐”與“生物誘導(dǎo)”的統(tǒng)一。骨與軟骨組織修復(fù)：從“結(jié)構(gòu)替代”到“功能再生”骨組織修復(fù)：負載“細胞-生長因子-陶瓷”的多功能支架大段骨缺損（如創(chuàng)傷、腫瘤切除）的修復(fù)一直是臨床難題，傳統(tǒng)自體骨移植存在供區(qū)損傷、異體骨存在免疫排斥風險。生物3D打印“仿生骨支架”通過整合“種子細胞（BMSCs/成骨細胞）、生長因子（BMP-2）、生物陶瓷（HA/β-TCP）”，實現(xiàn)了“骨傳導(dǎo)+骨誘導(dǎo)+骨生成”的協(xié)同作用。我們團隊與臨床合作，開發(fā)了“PCL/HA/β-TCP梯度支架”，負載自體BMSCs和BMP-2緩釋微球，在12例脛骨缺損患者中應(yīng)用，術(shù)后6個月CT顯示新生骨完全覆蓋缺損，且力學強度達正常骨的85%，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)鈦板植入。骨與軟骨組織修復(fù)：從“結(jié)構(gòu)替代”到“功能再生”軟骨組織修復(fù)：模擬“軟骨-骨”界面的雙層支架軟骨無血管、無神經(jīng)，自我修復(fù)能力極差，關(guān)節(jié)軟骨缺損的修復(fù)是另一大難題。天然軟骨由淺至深分為“軟骨淺層（富含膠原纖維，抗壓）、軟骨深層（富含蛋白聚糖，彈性）”，且與軟骨下骨通過“潮線”緊密連接。我們設(shè)計“雙層水凝膠支架”：上層為“甲基丙烯?；z原/透明質(zhì)酸”模擬軟骨淺層，彈性模量500kPa；下層為“甲基丙烯?；z原/β-TCP”模擬軟骨深層，彈性模量1MPa；兩層通過“共價鍵”結(jié)合，模擬潮線。將支架植入兔膝關(guān)節(jié)缺損處，12周后觀察到軟骨細胞有序排列、糖胺聚糖含量接近正常軟骨，為臨床修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨提供了新思路。皮膚組織工程：從“被動覆蓋”到“主動愈合”皮膚是人體最大的器官，燒傷、創(chuàng)傷后的修復(fù)需要兼顧“屏障功能”和“再生功能”。傳統(tǒng)敷料（如紗布、聚氨酯膜）僅能提供物理覆蓋，無法促進真皮再生。皮膚組織工程：從“被動覆蓋”到“主動愈合”含血管網(wǎng)絡(luò)的皮膚替代物：解決“大創(chuàng)面愈合難題”皮膚修復(fù)的關(guān)鍵是血管化——無血管化的支架植入后，中心細胞因缺氧死亡，最大有效修復(fù)面積僅<4cm2。我們通過“犧牲打印法”構(gòu)建血管網(wǎng)絡(luò)：以PluronicF127為犧牲材料，打印中空管道網(wǎng)絡(luò)，隨后移除F127，形成直徑200-300μm的通道，將HUVECs（人臍靜脈內(nèi)皮細胞）注入通道，構(gòu)建血管網(wǎng)絡(luò)。將這種“成纖維細胞-血管內(nèi)皮細胞”共打印的支架植入大鼠全層皮膚缺損模型，術(shù)后14天觀察到血管網(wǎng)絡(luò)與宿主血管連通，細胞存活率達90%，創(chuàng)面愈合速度是傳統(tǒng)支架的1.5倍。皮膚組織工程：從“被動覆蓋”到“主動愈合”抗感染功能性水凝膠：降低“術(shù)后感染風險”糖尿病創(chuàng)面、嚴重燒傷患者因免疫力低下，術(shù)后感染率高達30%-50%。我們將“銀納米顆粒（AgNPs）負載到海藻酸鈉-明膠水凝膠中，通過AgNPs的廣譜抗菌作用降低感染風險。為避免AgNPs的細胞毒性，我們通過“層層自組裝”技術(shù)，將AgNPs包裹在殼聚糖-海藻酸鈉微球中，實現(xiàn)“緩釋+局部靶向”。動物實驗顯示，這種抗菌水凝膠使創(chuàng)面感染率從45%降至8%，且不影響成纖維細胞的增殖。血管與神經(jīng)組織再生：從“簡單連接”到“功能重建”血管和神經(jīng)是組織的“生命線”，其再生是復(fù)雜器官功能重建的前提，也是組織工程中最具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域之一。血管與神經(jīng)組織再生：從“簡單連接”到“功能重建”血管化組織構(gòu)建：“犧牲打印+細胞共培養(yǎng)”策略構(gòu)建“具有分支結(jié)構(gòu)、血流穩(wěn)定性”的血管網(wǎng)絡(luò)是關(guān)鍵。我們結(jié)合“熔融沉積打印（FDM）和細胞擠出打印”：先用FDM打印PCL骨架作為“血管外壁”，再通過細胞擠出打印在管腔內(nèi)接種HUVECs和平滑肌細胞，體外培養(yǎng)7天后，觀察到內(nèi)皮細胞形成連續(xù)的內(nèi)皮層，平滑肌細胞沿周向排列，具備收縮功能。將這種“血管化肌腱支架”植入大鼠體內(nèi)，術(shù)后28周觀察到血管與宿主循環(huán)系統(tǒng)連通，肌腱抗拉強度達正常肌腱的70%。血管與神經(jīng)組織再生：從“簡單連接”到“功能重建”神經(jīng)導(dǎo)管：“取向引導(dǎo)+神經(jīng)營養(yǎng)因子遞送”周圍神經(jīng)缺損（如斷肢再植）需要引導(dǎo)神經(jīng)軸突定向生長。傳統(tǒng)硅膠導(dǎo)管僅提供物理通道，無法引導(dǎo)軸突方向。我們開發(fā)了“電紡PLGA纖維+3D打印膠原支架”的復(fù)合導(dǎo)管：通過靜電紡絲制備取向PLGA纖維，引導(dǎo)神經(jīng)軸突沿纖維方向生長；通過3D打印在導(dǎo)管內(nèi)部負載“神經(jīng)營養(yǎng)因子-3（NT-3）緩釋微球”。在10mm坐骨神經(jīng)缺損大鼠模型中，復(fù)合導(dǎo)管組的神經(jīng)傳導(dǎo)速度較傳統(tǒng)導(dǎo)管組提升2.1倍，再生神經(jīng)髓鞘厚度接近正常。復(fù)雜器官模型：從“二維培養(yǎng)”到“三維模擬”除組織修復(fù)外，生物3D打印材料在“疾病模型、藥物篩選”中展現(xiàn)出獨特價值。傳統(tǒng)二維細胞培養(yǎng)無法模擬器官的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和微環(huán)境，導(dǎo)致藥物篩選假陽性率高達90%。復(fù)雜器官模型：從“二維培養(yǎng)”到“三維模擬”肝臟類器官：“多細胞共打印+血管化”構(gòu)建肝臟由肝細胞、星狀細胞、內(nèi)皮細胞、庫普弗細胞等多種細胞構(gòu)成，通過竇狀結(jié)構(gòu)連接血液。我們通過“多噴頭生物打印”技術(shù)，將“肝細胞+星狀細胞+內(nèi)皮細胞”按照“肝索-竇狀間隙”的空間結(jié)構(gòu)打印，形成“微型肝臟”。這種模型不僅保留了肝細胞的白蛋白分泌、尿素合成功能，還模擬了肝纖維化的病理過程（星狀細胞被激活后轉(zhuǎn)化為肌成纖維細胞）。用肝毒性藥物對乙酰氨基酚（APAP）處理模型，藥物毒性反應(yīng)與人體臨床數(shù)據(jù)相關(guān)性達0.85，遠高于二維培養(yǎng)的0.52。復(fù)雜器官模型：從“二維培養(yǎng)”到“三維模擬”腫瘤模型：“ECM梯度+腫瘤細胞異質(zhì)性”模擬腫瘤微環(huán)境（TME）包含“腫瘤細胞+成纖維細胞+免疫細胞+ECM梯度”，是腫瘤轉(zhuǎn)移、耐藥的關(guān)鍵。我們構(gòu)建了“乳腺癌腫瘤模型”：通過梯度打印實現(xiàn)ECM（膠原/透明質(zhì)酸）從腫瘤核心（高膠原，硬度10kPa）到邊緣（低膠原，硬度2kPa）的梯度分布，共打印乳腺癌細胞（MCF-7）、癌相關(guān)成纖維細胞（CAFs）、巨噬細胞（M2型）。在這種模型中，觀察到腫瘤細胞向邊緣浸潤，且對化療藥物紫杉醇的耐藥性是二維培養(yǎng)的3倍，為研究腫瘤轉(zhuǎn)移機制和耐藥性提供了更接近生理的平臺。04PARTONE挑戰(zhàn)與展望挑戰(zhàn)與展望盡管生物3D打印材料取得了顯著突破，但從“實驗室”到“臨床”仍面臨諸多挑戰(zhàn)，同時未來發(fā)展方向也日益清晰。當前面臨的主要瓶頸材料生物相容性與長期安全性評價不足現(xiàn)有生物3D打印材料多關(guān)注“短期生物相容性”（細胞存活、增殖），但長期植入材料的“降解產(chǎn)物毒性”“免疫原性”“慢性炎癥反應(yīng)”等研究不足。例如，PLGA降解產(chǎn)生的酸性單體可能引起局部pH下降，導(dǎo)致細胞死亡；納米材料（如石墨烯）的長期蓄積效應(yīng)仍不明確。建立“材料-宿主”長期相互作用評價體系，是臨床轉(zhuǎn)化的前提。當前面臨的主要瓶頸大尺寸組織血管化難題未根本解決目前構(gòu)建的血管化組織厚度多<5mm，超過此厚度后，中心細胞因缺氧死亡。雖然“犧牲打印”“3D生物打印血管網(wǎng)絡(luò)”等方法取得進展，但“血管網(wǎng)絡(luò)的成熟度”“與宿主血管的吻合效率”“長期血流穩(wěn)定性”等問題仍未解決。開發(fā)“促血管化材料”（如VEGF基因修飾水凝膠）、“預(yù)血管化策略”（體外構(gòu)建血管網(wǎng)絡(luò)后再植入），是未來的重點方向。當前面臨的主要瓶頸個性化材料的臨床轉(zhuǎn)化成本高個性化組織工程（如根據(jù)患者缺損形狀定制支架）需要“醫(yī)學影像-3D建模-材料打印”全流程定制，導(dǎo)致生產(chǎn)周期長（2-3周）、成本高（單例支架約5-10萬元）。開發(fā)“標準化模塊化支架系統(tǒng)”（如通過3D打印快速調(diào)整模塊組合）、降低材料生產(chǎn)成本，是推動臨床普及的關(guān)鍵。未來發(fā)展方向智能響應(yīng)型材料的開發(fā)：實現(xiàn)“病灶部位精準調(diào)控”未來材料將具備“感知-響應(yīng)”能力，可根據(jù)病灶微環(huán)境（pH、溫度、酶濃度）動態(tài)調(diào)整性能。例如，“pH/雙酶響應(yīng)水凝膠”：在腫瘤微環(huán)境（酸性pH+高基質(zhì)金屬蛋白酶MMP-2+高組織蛋白酶D）下，快速釋放化療