3D打印软骨

澳大利亚昆士兰科技大学Dietmar W. Hutmacher教授团队在2015年4月的《Nature Communications》上发表了《Reinforcement of hydrogels using three-dimensionally printed microfibres》一文，文献中详细介绍了如何利用生物相容性材料更为有效地修复人体组织，尤其是关节软骨。由于软骨既要有一定的机械强度又有柔韧性，因此研究人员测试一种新的水凝胶和超细纤维支架合成材料，来可以改变此现状。在2011年《Advanced Materials》上其第一次公开制备该技术。研究人员们使用了一种新的3D打印技术——熔体静电纺丝写入（melt electrospinning writing），这是一种使带电荷的聚合物熔体在静电场中形成射流来制备聚合物超细纤维的加工方法，该方法有助于提供用于细胞生长的空间，同时对细胞所需的机械刚性也有一定的帮助。最终打印出的结构不仅能够实现自然愈合，而且对促进新组织的生长有帮助。这项革命性的基于静电纺丝原理的3D打印技术，为生物医学研究人员打开了大门。

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3D打印可吸收血管支架

近日，《physical chemistry chemical physics》（Phys.Chem.Chem.Phys.,2015, 17, 2996）发表了韩国机械和材料研究院Su A. Park教授《Characterization and preparation of bio-tubular scaffolds for fabricating artificial vascular grafts by combining electrospinning and a 3D printing system》一文，文献中提到用天然高分子纳米纤维组成的人造血管移植到人体中以促进受损血管的恢复。然而，静电纺丝纳米纤维的生物相容性材料如壳聚糖都缺乏良好的机械性能。因此研究者的设计和制造分为两步，第一步采用静电纺丝技术制备壳聚糖和PCL共混纳米纤维支架，然后使用3D快速成型技术涂布PCL链，最终制备出人造血管。该所得的人造血管表现出优良的机械性能并且表明该方法可以用于血管重建。

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上海大学快速制造工程中心在生物3D打印方面也有突破性进展。上海大学刘媛媛在2015年6月《Journal of Southeast University》发表题为《Composite bioabsorbable vascular stents via 3D bio-printing and electrospinning for treating stenotic vessels》一文，文中设计了一种新型血管支架用于血管狭窄治疗。针对目前制备生物可吸收血管支架在装备和技术上的不足，提出了结合生物 3D打印和静电纺丝制备复合生物可吸收血管支架的新方法。首先，用PPDO材料通过3D打印制备支架内层；然后配制壳聚糖和PVA混合溶液，通过静电纺丝制备支架外层，力学性能测试显示结合3D打印和静电纺丝制备的支架要好于仅采用普通支架。在支架上种植细胞试验表明，细胞在支架上有良好的粘附和增殖，所提出的复合成形工艺和方法，为后续构建可控载药支架提供了很好的思路。

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3D打印服装

目前用3D打印技术打印的衣服质感较硬，无法做贴身的衣物。传统的静电纺丝，一般使用高压电源，泰勒锥与接收平台之间的距离比较大，纺丝之后成为一团，难以控制其有序堆叠。据了解，来自美国旧金山的团队将成型平台制作成衣架的形状，推出了全球第一个3D电动织布机Electroloom，利用他们的电纺原理自制机器，就可以实现自动生产聚酯纤维混棉的衣物。这台3D打印机的原理就是类似于静电纺丝，目前正在kickstarter上众筹，已经筹到8.5万美金。它的工作原理如下：这套打印工序，由使用CAD软件设计的模板开始，将设计好的模板放入打印仓之后，混合的织物液态溶液就在里面电磁场的引导下，按照模板“浇铸”成型，这一过程称为“静电纺丝”。然后，打印机将混合在一起的纳米纤维均匀地涂织成型，凝结成一种无缝的面料。到目前，编者认为静电纺丝在3D打印柔性纤维材质衣服方面大有可为，通过改进静电纺丝装置，例如使用多个纺丝喷头，配置多种溶液同时纺丝，使用低压将纺丝喷头与成型平台之间的距离缩小，控制成型平台的精确运动，成型平台上增加阵列电路等方式，实现制作贴身穿的柔性衣物将指日可待。 

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