目的:通过对比研究3D打印纳米β-磷酸三钙（β-TCP）支架动物体内缓释效果。方法:采用光固化3D打印结合挤压堆叠高温烧结技术打印纳米β-TCP支架，并使用扫描电镜，X射线衍射，生物力学方法检测支架性能，植入大鼠皮下检测其药物释放效果，并与对照组硫酸钙支架进行对比。结果:3D打印纳米β-TCP支架内孔径约400 μm左右，其XRD在30处最高峰，支架抗压强度检测在保持支架良好形态不变的情况下，最大承受力约为170 N，所承受的压缩强度约为5 MPa，其载万古霉素缓释时间可长达56 d以上，缓释浓度高于对照组。结论:3D打印纳米β-TCP支架负载万古霉素缓释效果较医用硫酸钙颗粒更好，同时具有较好的力学强度和一致的孔隙率。

三维生物打印已经成为当前构建气管移植物的热门方式之一，不同类型的生物材料在气管支架的制备和再生过程中具备其独有的性能优势。寻找具有可打印性、良好结构稳定性和生物相容性的天然或聚合材料，实现组织工程气管的软骨化、上皮化和血管化再生对于制备可用于移植的气管支架尤为重要。本文现就三维生物打印气管支架所面临的问题和挑战、打印材料的分类以及应用进行综述，以期为气管替代研究提供新思路，以促进组织工程气管移植物的转化应用。

首先对3D打印的整体框架进行简要的介绍,其中包括了增材制造制程的基本原理,七大制程的分类及小结.其次对常见的负泊松比结构进行简介,与一般传统结构相比,负泊松比结构的能量吸收能力更强,抗断裂性能更好,耐压痕性能更好,这些都是其在打印制造方面所具有的优势.最后对3D打印,负泊松比结构的应用以及两者的结合应用,从医疗领域的不同角度进行介绍,包括心血管支架的应用、生物医用材料结构制备应用研究、腰椎间盘植入物应用等.该文对3D打印负泊松比的结构设计思路,对医疗领域的新应用方向有指导作用.负泊松比材料的应用领域非常广泛,不仅可用于医疗领域,也可用于机械设备、汽车制造与航空航天等高科技领域.

骨移植物或骨替代材料已经被广泛应用于骨疾病相关的治疗手术.传统的骨修复方法包括自体移植、同种异体移植和手术重建,但是往往会带来排异反应、疾病传播风险和重复手术的潜在危害,因此利用组织工程技术对临床治疗骨缺损相关疾病具有重要的研究意义.骨组织工程是一个涉及多学科交叉的领域,在生物医用方面具有重要的应用价值,壳聚糖是天然高分子的一种典型代表,具有良好的生物安全性、抗菌性、抗氧化,以及低毒性及低成本等特点,被认为是组织再生领域中重要的骨修复材料.因此,基于壳聚糖的可注射水凝胶能够均匀填充不规则骨缺损,当与其他聚合物或生物活性成分相结合后已被证明是自体骨移植物的有效替代品.本综述将重点介绍壳聚糖基可注射水凝胶的制备方法、理化性质及其在骨再生中的发展现状,总结骨组织工程面临的困难挑战和未来的研究发展方向,为研发新一代组织工程支架材料用于骨缺损修复的治疗提供新思路.

背景:镁合金具有的天然降解性、优秀的生物相容性和良好的力学性能,已成为生物医学领域十分具有研究价值的植入材料,然而镁合金快速的降解速率限制了其进一步的发展和应用.目的:综述镁及其合金处于生理环境下降解的一般基本原理,重点从安全性及对镁及其合金性能的影响两方面介绍镁合金化元素选择的研究现状.方法:利用计算机检索中国知网、PubMed、Web of Science和Elsevier等数据库中的相关文献,以"镁(合金),铋/铝等(金属名称),腐蚀,生物相容性,金属毒性,支架/螺钉"为中文主题检索词,以"magnesium(alloy),metal name(such as:bismuth(Bi),aluminium(Al)),corrosion,biocompatibility,metal toxicity,scaffold(stent)/screw"为英文检索词进行检索,检索时限为2013-2023年,通过阅读文献内容进行筛选,最终纳入70篇文献进行结果分析.结果与结论:镁合金在医学领域的研究已相当广泛,虽然目前有一些产品已应用于临床,但镁合金在人体环境中的高降解速率仍然是临床大规模应用的主要限制,未来发展的焦点是对其腐蚀速率的控制.合金化是一种提升镁合金耐腐蚀性能的方法,并可通过不同合金成分添加来改善镁合金的各种性能,但单纯的合金化已不能满足对镁合金多元化性能的追求.为开发优异性能的多功能镁合金产品,未来需要将合金化、表面改性等多种优化方式结合来弥补各自方法的不足,同时结合合金结构更新以及制备工艺改良,共同提升镁合金的性能.

背景:基于解剖学对生物组织功能与结构的认识,对于具有恢复、维持或改善组织功能的生物活性材料仿生设计是目前再生医学领域研究的热点.目的:从生物医用支架的机械性能、三维空间结构和生化活性对细胞行为的影响进行讨论,并综述生物医用支架在组织工程领域的应用.方法:应用计算机检索中国知网、万方、Web of Science、PubMed数据库2003年1月至2023年4月发表的文献,中文检索词为"细胞外基质,组织工程,支架,生物材料,仿生结构,机械性能,三维结构,腱骨界面,骨软骨,神经导管,人造血管;英文检索词为"extracellular matrix,tissue engineering,scaffolds,biomimetic structures,biomaterials,tendon bone interfaces,osteochondral,neural conduits,artificial blood vessels".结果与结论:细胞处在一个复杂且动态变化的三维环境中,因此细胞外基质是生物材料模拟的最终目标,在设计生物医用支架的仿生结构时需要与其所处真实的微环境相似,让细胞可以正常地贴壁、生长和迁移,并保持其多样的生理功能.生物医用支架在机械性能、三维空间结构以及生物化学性质方面对细胞外基质的仿生设计可以对组织修复过程中的细胞起到决定性作用,从而影响组织修复最后的结果.进行仿生设计的生物医用支架在腱骨界面、骨软骨界面、神经、血管再生等领域已有广泛的应用,在临床上提供了一个有前途的新思路.

背景:通过选用合适的生物墨水,3D打印技术可用以制造人体组织和器官的代替物,并在人体内发挥作用.近些年来3D打印技术发展迅速,在再生医学中有着巨大的应用潜力.目的:介绍3D打印用生物墨水的类型,并综述生物墨水的分类、应用、优缺点及未来愿景.方法:以"3D printing,Biological ink,Tissue engineering,hydrogel,Synthetic material,Cytoactive factor,3D打印、生物墨水、组织工程"为检索词,运用计算机检索2000-2022年以来发表在PubMed、CNKI数据库中的相关文献,最终纳入83篇进行综述.结果与结论:在过去的几十年里,生物3D打印技术发展迅速,在组织工程和生物医学等各个领域都受到了极大的关注.相对于传统生物支架制造方法在功能性及结构方面受到的限制,3D打印可以更好地模拟生物组织复杂的结构,并且具有合适的力学、流变学和生物学特性.生物墨水是3D打印中必不可少的一部分,通过生物材料制备的生物墨水,经打印后产生的生物支架在组织修复和再生医学等方面有着巨大的科研潜力及临床意义,其材料的研究本身也越来越受到专家们的重视.3D打印生物墨水的材料各种各样,有天然材料也有合成材料,还有一些不需要任何额外生物材料的细胞聚集体,并且各种材料在实际运用中的功效各不相同.未来会有越来越多的生物墨水被研制用于组织工程,需要通过充足的实验模拟及设备测试来对生物墨水的可打印性进行分析,从而满足实际的医用需求.

3D打印技术在小批量、个性化定制方面具有较大优势,因而在生物医用领域备受关注.可供3D打印的耗材已涵盖高分子、金属、陶瓷和衍生材料等多种类型.生物医用陶瓷熔点高、韧性差,是最不容易应用于3D打印的材料.文章综述了以陶瓷粉体、陶瓷浆料、陶瓷丝材、陶瓷薄膜等不同原料形态为耗材的3D打印陶瓷制备工艺进展,并对SLS、3DP、DIW、IJP、SL、DLP、FDM、LOM等不同工艺制备陶瓷的表面粗糙度、尺寸大小、致密度等参数进行了对比.文章还总结了3D打印生物陶瓷在骨组织工程支架和口腔修复体等硬组织修复领域的临床应用现状.综合比较,SL陶瓷增材制造技术的制造精度和成形质量高,且能制备较大尺寸零件,还可以通过掺杂微量营养元素以及表面功能性修饰来赋予生物陶瓷更好的生物学性能、力学性能乃至抗菌、肿瘤治疗等功能,具有较明显的优势.3D打印制备的生物陶瓷相比传统减材制造工艺,制备的骨组织工程支架和口腔修复体不仅力学性能好,而且具有更优秀的生物相容性和骨传导性等.

软组织是人体内一类不可或缺的组织,它有着保护机体免遭外界物理化学因素或生物因素侵害的重要作用.轻度软组织损伤能够自愈,但重度软组织损伤可能需要进行相关治疗.天然高分子材料(如壳聚糖、透明质酸、胶原蛋白)与合成高分子材料(如聚乙二醇、聚乳酸)具有良好的生物相容性、生物降解性与低毒性,用于软组织修复,可起到抗菌、止血与促进创面愈合的作用,通过改性或制备复合材料的方法可提升相关性能.常用的软组织修复产品有伤口敷料、生物补片、医用组织黏合剂、组织工程支架等.该研究主要对包括壳聚糖、透明质酸、胶原蛋白、聚乙二醇和聚乳酸在内的各类软组织修复医用材料的性质、作用机制及产品的应用进行介绍,并对软组织修复医用材料及产品的应用前景进行展望.

骨缺损是指骨的结构完整性被破坏,主要由于创伤、感染、肿瘤、骨髓炎手术清创、骨肿瘤切除、关节置换术后翻修以及各种先天性疾病导致.骨移植作为主流的治疗方法广泛应用于临床,但同时,来源有限及免疫反应等问题也应运而生.骨组织工程为骨缺损治疗提供了新的思路和方法,其主要思路是应用生物材料与干细胞及生长因子相结合,构建复合支架修复骨缺损.随着3D打印技术的发展和成熟,尤其在骨缺损修复方面具有独特的优势,已引起国内外学者广泛关注.